Когерентность пространственная и временная

В основном различают два типа когерентности — пространственную и временную. Чтобы свет обладал временной когерентностью, он должен состоять из волн одной строго определенной длины иными словами,. это должен быть строго монохроматический свет. Пространственная когерентность характеризует регулярность фазы световой волны по ее фронту (временная когерентность, как мы виде.пи, связана с регулярностью фазы световой волны вдоль направления ее распространения). Свет с высокой степенью временной когерентности можно описать, считая, что все гребни волн должны распространяться в пространстве на строго определенных одинаковых расстояниях друг от друга. Если гребни какой-либо плоской световой волны неожиданно собьются с шага так, что интервал между последующими гребнями увеличится, то это будет равносильно внезапному изменению разности фаз между. этой и другой, интерферирующей с ней волной. В таком случае интерференционная картина смещается на. экране влево или вправо. В излучении, не обладающем временной когерентностью, интервалы между гребнями волн случайны и нерегулярны, по.этому интерференционная картина смещается очень быстро и хаотически. В результате мы видим равномерно освещенный экран. [c.11]

В гл. 1 мы установили, что основными свойствами лазерных пучков являются а) монохроматичность, б) когерентность (пространственная и временная), в) направленность и г) яркость. Материал, изложенный в предыдущих главах, позволит нам изучить теперь эти свойства более подробно и сравнить их со свойствами обычных источников света (тепловых источников). [c.442]

В гл. 1 понятие когерентности электромагнитной волны мы дали, исходя из интуитивных соображений, причем были выделены два типа когерентности — пространственная и временная. В данном разделе мы намереваемся более подробно рассмотреть эти типы когерентности. В действительности, как мы увидим в конце данной главы, пространственная и временная когерентности описывают когерентные свойства электромагнитной волны лишь в первом порядке. [c.447]

Однако реализовать на практике столь высокую плотность записи не удается. Это объясняется тем, что лазерное излучение с ограниченной пространственной и временной когерентностью вызывает смазывание интерференционной картины и уменьшение когерентности, так как особо мелкие детали восстановить становится невозможно. На уменьшении контрастности сказываются также различного рода пространственные шумы, заключающиеся в наличии на голограмме трещин, пыли и других дефектов. Некоторое ограничение плотности записи 96 [c.96]

Излучение, возникающее при переходах с верхних уровней на нижние, является спонтанным. В среде с инверсной населенностью это спонтанное излучение индуцирует дополнительные переходы. Для того чтобы создать квантовый генератор, в среде с инверсной населенностью необходимо обеспечить условия автоколебательного режима. Такой режим достигается за счет помещения активной среды, т. е. вещества, в котором создается инверсная населенность, -В резонатор, выполняющий роль положительной обратной связи. Резонатор обеспечивает также пространственную и временную когерентность излучения. Простейший резонатор представляет собой два плоскопараллельных зеркала, одно из которых является полупрозрачным. В рубиновом лазере резонатором служат отполированные торцы рубинового стержня, покрытые тонким слоем металла, в полупроводниковом инжекционном лазере на арсениде галлия— это тщательно полированные боковые грани, перпендикулярные плоскости р-и-перехода. [c.318]

Для любой электромагнитной волны можно определить понятия пространственной и временной когерентности. [c.282]

Излучение лазеров обладает свойством пространственной и временной когерентности, т. е. регулярностью колебаний в пространстве и времени. [c.52]

Интерференционный характер записи голограммы требует высокой когерентности излучения источника и стабильности установки во время экспонирования относительные перемещения отдельных ее элементов не должны превосходить четверти длины световой волны. Поэтому обычно голографические установки располагаются на массивных амортизированных металлических или гранитных плитах. В качестве источников излучения используются преимущественно непрерывные гелиево-неоновые и аргоновые лазеры, обладающие достаточно высокой пространственной и временной когерентностью. Из-за больших углов схождения интерферирующих пучков для записи голограмм приходится ис-использовать фотоматериалы, обладающие высокой (более 1000 лин/мм) разрешающей способностью и, следовательно, малой чувствительностью [107]. Недостаточно высокая мощность применяемых лазеров и малая чувствительность фотоматериалов накладывают ограничения на размеры исследуемых объектов, которые Б настоящее время, как правило, не превосходят 1x1 м . [c.212]

Уникальные свойства лазерного излучения — высокая монохроматичность, пространственная и временная когерентность, направленность и интенсивность — делают лазер идеальным источником для широкого использования в метрологии, в сильной степени определяющей состояние и развитие промышленности. [c.228]

Наконец, мы должны заметить, что в отношении пространственной когерентности свет лазерных источников является исключением точно так же, как и для временной когерентности (разд. 1.2.1). Пространственная когерентность сохраняется непосредственно поперек лазерного пучка (причем его ширина для практических задач может быть увеличена без потери когерентности с помощью изготовленной соответствующим образом системы лшз-расширителя пучка). Очень похожими на свет лазера с точки зрения пространственной и временной когерентности являются радиоволны, излучаемые радиопередатчиками. [c.18]

Для любой электромагнитной волны можно определить два независимых понятия когерентности, а именно пространственную и временную когерентность. [c.18]

В заключение этого раздела подчеркнем, что понятия пространственной и временной когерентности дают описание лазерной когерентности только в первом порядке. Свойства когерентности высших порядков будут рассмотрены в гл. 7. Для полного понимания различия между обычным источником света и лазером подобное рассмотрение очень существенно. Будет показано, что действительно вследствие различия между соответствующими свойствами когерентности высших порядков лазерный пучок коренным образом отличается от традиционных источников света. [c.20]

Степень пространственной и временной когерентности [c.447]

Понятия пространственной и временной когерентностей можно объединить посредством взаимной функции когерентности, определяемой следующим образом [c.450]

Измерение пространственной и временной когерентностей [c.450]

Этот выходной пучок от ртутной лампы теперь имеет такую же пространственную и временную когерентность, что и Не—Ne-лазер. Поэтому естественно спросить, обладает ли этот свет точно такими же характеристиками когерентности, как и лазерный пучок. Ответ на такой вопрос является отрицательным. Несмотря на предпринятые меры, которые столь отрицательно сказались на выходной мощности, лазерное излучение все же более когерентное, чем отфильтрованный свет лампы. Это различие обусловлено, как показано в разд. 7.4, разными статистическими свойствами двух источников света. В разд. 7.4 мы действительно показали, что флуктуации пучка непрерывного лазера по существу состоят из случайных колебаний его фазы в пределах угла 2я (рис. 7.1,а), в то время как флуктуации теплового излучения обусловлены случайными движениями в окрестности начала координат точки, представляющей величину E t) в плоскости < >, Если теперь два пучка приготовлены таким образом, что они имеют одинаковую временную когерентность, то скорость движения этой характерной точки для обоих случаев на рис. 7.1, а, б будет той же самой. Если затем сделать так, что оба пучка будут иметь одинаковую пространственную когерентность, то указанная скорость движения будет той же самой [c.472]

Дополнительный способ описания различия между излучениями лазера и теплового источника состоит в том, что для соответствующих полей вводятся должным образом определенные функции когерентности высшего порядка. Действительно, в разд. 7.5 когерентные свойства волны были определены с помощью корреляционной функции Поскольку эта функция включает в себя произведение сигналов, полученных в два разных момента времени или в двух различных точках пространства, она называется корреляционной функцией первого порядка. Соответственно степень когерентности, определяемая с помощью этих функций, описывает статистические свойства волны только первого порядка. В действительности, чтобы получить полное описание поля, необходимо ввести целый класс корреляционных функций высшего порядка. Для краткости обозначим пространственные и временные координаты точки через Xi= ri, ti). При этом корреляционную функцию л-го порядка можно определить следующим образом [c.473]

Сравнение выражений (7.68) и (7.64) показывает, что тепловой источник света может удовлетворить условию когерентности лишь при л= 1, т. е. только в первом порядке. Отсюда следует, что тепловой источник может обеспечить в лучшем случае полную (первого порядка) пространственную и временную когерентности, так, как показано в предыдущем разделе. [c.475]

Электромагнитная теория Максвелла [11J определяет следующие основные характеристики световой волны 1. амплитуду электрического вектора 2. фазу его колебаний 3. поляризацию плоскости колебаний магнитного вектора 4. длину волны 5. направление распространения. Кроме того, для голографии и оптической обработки информации весьма важными характеристиками являются пространственная и временная когерентность. [c.12]

Использование когерентного света сопряжено с рядом трудностей, которые уже отмечались. В частности, ограничения пространственной и временной когерентности приводят к ограничениям объема передаваемой иа-формации в голографической системе. С другой стороны, не следует забывать, что именно использование когерентного света позволяет наиболее просто обогатить [c.124]

Внедрение лазеров в практику физического зксперимента существенным образом способствовало интенсивному развитию голографии. Это представляется вполне естественным, поскольку именно при реализации процесса голографической регистрации волнового фронта в наиболее полной мере используется такое уникальное свойство лазерного излучения, как высокая степень пространственной и временной когерентности. Успешному построению теории голографических процессов способствовали применение, с одной стороны, хорошо развитого аппарата дифракционной теории формирования изображений и, с другой, - достижения статистической оптики и теории частичной когерентности. [c.7]

Пространственная и временная когерентность [c.57]

Вопрос, который еще не обсуждался при рассмотре- Рис. 4. Схема, используемая при пояснении НИИ голографического про- требований к пространственной и времен- НОИ когерентности освещения, [c.177]

Для применений, требующих большей энергии импульса с модулированной добротностью, чем получаемая от лазерного генератора, можно построить систему генератор — усилитель. В усилителях рубиновые стержни имеют диаметры I—2 см и длину до 20 см. В процессе усиления пространственная и временная когерентности излучения лазера по существу сохраняются. Рубиновые лазеры, применяемые в голографии, рассмотрены в работах [2—5, 8, 10, 11]. [c.278]

Твердотельные лазеры, используемые в голографии, характеризуются высокой степенью пространственной и временной когерентности. Способность лазера излучать два импульса с коротким промежутком между ними также оказывается полезной для некоторых целей голографии. С целью получения больших голограмм с высоким разрешением желательно иметь опорный пучок с высокой степенью пространственной когерентности. Временная когерентность лазера определяет глубину объекта или сцены, которую может обеспечить голограмма. Способность к формированию двойного импульса существенна для некоторых применений при проведении неразрушающего контроля. Обычно две голограммы регистрируются на одну и ту же пластинку с интервалом между экспозициями [c.279]

В этом примере, как и в случае голограмм сфокусированного изображения [7], пространственная и временная когерентность восстанавливающего источника света не играет роли, поскольку информация о полосах находится в плоскости голограммы. Каждый участок голограммы действует как плоский элемент решетки, ко- [c.515]

Импульсные лазеры, если не приняты специальные меры, обладают меньшей пространственной и временной когерентностью, чем большинство непрерывных лазеров. В большинстве голографических микроскопов при формировании объектного и опорного пучков полезно иметь амплитудное деление волнового фронта, при условии что разностью длин путей объектного и опорного пучков от светоделителя до пленки можно будет управлять, делая ее меньше, чем длина когерентности источника света. Поскольку голограмма должна иметь максимально достижимый контраст интерференционных полос, комплексная степень когерентности должна быть максимальной в отсутствие посторонних источников шума. [c.630]

Как показано в разд. 1.1, где была установлена связь между расстоянием от изображения до голограммы Zi и пространственной и временной когерентностями излучения восстанавливающего источника, голограмма сфокусированных изображений может быть восстановлена источником со слабой когерентностью, даже белым светом. Действительно, согласно формуле [c.36]

Простая и четкая формулировка требований к пространственной и временной когерентности. Соблюдение этих требований не только позволяет получить лазерные голограммы трехмерных предметов, но также решает проблему распространения голографического метода на рентгеновскую микроскопию. [c.120]

О комплексной степени когерентности, удовлетворяющей такому равенству, говорят, что она приводима, и мы видим, что в пределах сделанных выше приближений и ограничений, приводимость эквивалентна взаимной спектральной чистоте. Свойство приводимости комплексной степени когерентности и есть то свойство, которое мы намеревались исследовать. Точнее, мы хотели выяснить, при каких условиях комплексная степень когерентности может быть представлена в виде произведения пространственной и временной частей. Так как то — постоянная ве- [c.186]

Идея записи и воспроизведения структуры электромагнитных полей была впервые высказана и продемонстрирована Дэннисом Габором в 1948 г. Им же был введен термин голограмма (в переводе — полная запись ). Работы Габора не имели широкого развития до появления лазеров, так как для голографии необходимы источники света с высокой пространственной и временной когерентностью при требованиях к мощности, несовместимых с возможностью обычных источников света. Как самостоятельная область оптики голография возникла после открытия лазеров. В 1962 — 1963 г.г. Лейт и Упатниекс впервые продемонстрировали высококачественные голограммы двухмерных и трехмерных объектов. Независимо от них в это же время Ю.Н. Денисюк, опубликовал экспериментально подтвержденную идею получения и восстановления объемных голограмм, имеющих принципиальное преимущество. Этот метод мы изложим чуть позже. [c.354]

Разл. виды О. и. классифицируют по след, признакам по природе возникновения (тепловое, люминесцентное, синхротронное, Вавилова — Черенкова), особенностям испускания атомами и молекулами (спонтанное, вынужденное), степени однородности спектрального состава (монохроматич., немонохроматич,), степени пространственной и временной когерентности, упорядоченности ориентации электрич. и магн. векторов (естественное, поляризованное линейна, по кругу, эллиптически), степени рассеяния потока излучения (направленное, диффузное, смешанное) и т. д. [c.459]

Рвенроетранение еветовых воля в случайно неоднородных средах. Это направление С. о. обычно выделяют в самостоят. раздел. Пространственная и временная когерентность лазерных пучков при распространении в случайно неоднородных и турбулентных средах ухудшается. Прошедшие через такие среды лазерные пучки содержат информацию о свойствах самой неоднородной среды. В связи с этим лазерное излучение широко применяется для зондирования турбулентных и рассеивающих сред. Разработаны спец, методы описания распространения лазерных пучков в таких средах. Изучение влияния турбулентной атмосферы на распространение световых пучков весьма важно также для оптической связи и оптической локации. [c.665]

Пространственная и временная когерентность одномодовых и многомодовых лазеров [c.457]

Прист>тшм теперь к рассмотрению наиболее важных источников высококогерентного узко направленного излучения — лазеров. Как известно, их действие основано на способности некоторых сред в определенных условиях усиливать проходящее через них световое излучение. Поэтому, безусловно, роль свойств применяемой активной среды и способа ее возбуждения велика однако пространственная и временная когерентность излучения решающим образом зависит от свойств резонансной системы, в которую эта среда помещена. Особенно очевидной является определяющая роль резонатора в процессах формирования узконаправленных пучков пока его нет, сама по себе активная среда способна, как правило, с равным успехом усиливать проходящее через нее излучение, в каком бы направлении оно не распространялось. [c.60]

Для шумовых импульсов важен весь круг вопросов, рассмотренных в предыдущих параграфах. Однако если для регулярных импульсов интерес представляет поведение огибающей и фазы, то в случае шумовых импульсов — статистические характеристики, в первую очередь такие, как средние интенсивность и длительность импульса, корреляционная функция и время корреляции. Выполненные к настоящему времени исследования в значительной мере решают проблему распространения шумовых импульсов в диспергирующих средах. Детальтю изучено распространение шумовых импульсов как во втором [31, 71], так и в третьем приближении теории дисперсии [201. Рассмотрены особенности расплывания импульсов многомодового лазерного излучения [72] и отражение шумового импульса от дифракционной решетки [73], проанализировано взаимное влияние неполной пространственной и временной когерентности при распространении импульса в диспергирующей среде [74]. Подчеркнем, что на основе пространственно-временной аналогии на шумовые импульсы могут быть перенесены результаты теории распространения частично когерентных пучков в линейных средах [16]. [c.63]

Весьма эффективным методом улучшения пространственных и временных характеристик излучения ПГС является инжекция маломощного внешнего сигнала с высокой степенью когерентности. В этом случае генерация развивается не от уровня шумов, а от уровня инжектируемого сигнала. Для инжекции можно использовать излучение полупроводниковых лазеров [41] или лазеров на красителе, синхронно-накачиваемых частью цуга излучения задающего генератора. В отличие от полупроводниковых лазеров, имеющих узкий диапазон перест- [c.257]

В предыдущих главах рассматривались основные причины, влияющие на вид интерференционной картины, наблюдаемой с ИФП. При этом предполагалось, что источник излучения испускает свет в виде цугов бесконечно большой длины, т. е. анализируемое излучение обладает временной когерентностью. Пространственная когерентность реального газоразрядного источника. может быть определена с помощью теоремы Ван-Циттера — Цернике [5] или, для объемных источников спонтанного излучения типа полого катода, с помощью обобщения теоремы Ван-Циттера— Цернике, выполненного в работе [17]. До появления лазеров ИФП обычно освещался светом с очень малыми разме-)ами области пространственной когерентности (10 —10 см). Использование ИФП совместно с лазерами в качестве селекторов излучения, применение ИФП в перестраиваемых лазерах для сканирования и монохроматизации излучения, измерение АК ИФП с помощью одночастотного лазера и другие способы их применения приводят к необходимости развития теории, описывающей вид интерференционной картины при прохождении через ИФП полностью или частично пространственно-когерентного излучения. В то же время появление импульсных лазеров с малой длиной излучаемого светового цуга, а также исследование спектральных линий, испускаемых атомами и ионами с малым временем жизни возбужденного состояния, ставят вопрос о влиянии на вид наблюдаемой с ИФП интерференционной картины временной когерентности излучения. Число работ, посвященных этим проблемам, в настоящее время невелико [29, 38, 47], хотя пространственная и временная когерентность анализируемого излучения, конечно, оказывают решающее влияние на формирование АК идеального и реального ИФП. [c.78]

Лазер, как источник оптического излучения, внедряется во все новые области науки и техники. В ряде областей знаний он стал незаменимым инструментом для научных исследований, разработок приборов и технологических процессов [1—8]. Успех лазера стал возможен благодаря уникальным свойствам оптического (светового) излучения, которое он дает. Важнейшими из них являются пространственная и временная когерентность. Эти свойства и выделяют лазеры из других — нелазерных — источников оптического излучения. [c.4]

Если диффузный объект G освещают лазером (рис. 16), т. е. практически точечным источником, испускающим монохроматическое излучение (иначе говоря, источником света с высокой пространственной и временной когерентностью), то световые волны, рассеиваемые всеми точками поверхности объекта, когерентны и, следовательно, способны интерфери- [c.22]

Идеи, лежащие в основе голографической записи и восстановления зрительной информации, были высказаны и продемонстрированы на опыте Габором (1947—1948). Для практической реализации голографии необходимы источники света с высокой пространственной и временной когерентностью. Поэтому широкое распространение она получила после -создания лазеров, начиная с работ Лейта и Упатниекса (1963) и Ю. Н. Денисюка (1962—1963), предложившего записывать голограммы на толстослойных фотоэмульсиях, что позволяет восстанавливать изображение в белом свете. [c.378]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...