Степень когерентности светового пучка

Когда говорят о пространственной когерентности светового пучка, то обычно имеют в виду взаимную когерентность поля в двух точках, освещаемых одним или несколькими источниками света. Степень когерентности поля в двух точках характеризует контраст интерференционной картины, получаемой в экспериментах, где эти точки являются вторичными источниками света. [c.76]

Когерентность излучения проявляется практически во всех свойствах оптических квантовых генераторов. Исключение составляет, разумеется, полная энергия излучения, которая, как и в случае некогерентных источников, прежде всего зависит от подводимой энергии. Замечательной чертой лазеров, тесно связанной с когерентностью их излучения, является способность к концентрации энергии — концентрации во времени, в спектре, в пространстве, по направлениям распространения. Для некоторых квантовых генераторов характерна чрезвычайно высокая степень монохроматичности их излучения. В других лазерах испускаются очень короткие импульсы, продолжительностью 10 с поэтому мгновенная мощность такого излучения может быть очень большой. Световой пучок, выходящий из оптического квантового генератора, обладает высокой направленностью, которая во многих случаях определяется дифракционными явлениями. Такое излучение можно, как известно, [c.769]

Высокая степень оптической однородности активной среды гелий-неонового лазера позволяет сравнительно легко приблизиться к дифракционному пределу для коллимации излучения и его пространственной когерентности. Последнее можно легко продемонстрировать, если раздвигать щели в схеме опыта Юнга до самых краев сечения лазерного светового пучка. Видимость (контрастность) интерференционной картины при этом сохраняется. [c.794]

Необходимо также, чтобы эта волна обладала волновым фронтом достаточно простой формы, что обеспечивается, например, использованием точечного источника света. Идеальной когерентной световой волной, таким образом, является монохроматическая сферическая волна. До открытия лазера когерентный свет получали с помощью ионного прибора, излучавшего отдельные узкие спектральные линии. Соответствующим светофильтром выделялась требуемая линия излучения, и сконцентрированный пучок света направлялся через очень маленькое круглое отверстие. Путем такой частотной и пространственной фильтрации удается получить световую волну с такой степенью когерентности, с которой можно демонстрировать волновые свойства света. [c.17]

Для появления чётко выраженной картины дифракции, аналогичной картине дифракции в параллельных лучах от малого отверстия в непрозрачном экране, необходимо, чтобы в пределах единичного отверстия диффузора Дф2 первичный световой пучок характеризовался высокой степенью взаимной когерентности, т. е. необходимо, чтобы выполнялось условие пространственной когерентности. Это условие в соответствии с [216, с. 116 (ф. 42) 46, с. 82 (ф. 17.1) 49, с. 207 (ф. 28.6) ] можно записать в виде [c.110]

Когда первичный источник точечный, световые колебания в отверстиях 51 и когерентны и видность полос на экране С максимальна У=1. В случае протяженного источника видность полос меньше единицы. При заданном расстоянии d между отверстиями 5 и она зависит от отношения поперечного размера источника 0 к расстоянию Ь между источником и экраном В, т. е. от углового размера источника 0 = Dx/ . Если в K/(2d), то из (5.52) следует, что видность т. е. полосы видны отчетливо. С увеличением 0 видность уменьшается, и при в = K/d полосы пропадают совсем. Уменьшение видности полос можно объяснять частичной когерентностью световых колебаний в точках 51 и возбуждаемых протяженным источником. Для количественной характеристики этой когерентности колебаний в разных точках поперечного сечения светового пучка вводится понятие степени пространственной когерентности у 2- Она характеризует способность световых колебаний в пространственно удаленных точках 51 и 5г, взятых в некотором поперечном сечении пучка, к созданию стационарной интерференционной картины, если свет из точек 51 и 5г будет каким-либо способом сведен в одну точку (в опыте Юнга это происходит в результате дифракции на отверстиях в экране В, совпадающих с точками 51 и 5г). [c.241]

Уменьшение степени пространственной когерентности колебаний в световом пучке обусловлено конечным угловым размером источника. Второй подход к описанию уменьшения видности полос при увеличении размеров источника, основанный на понятии пространственной когерентности, отличается от разобранного ранее тем, на каком этапе производится суммирование действий различных участков источника. В первом подходе это суммирование производилось на последнем этапе, т. е. в интерференционной картине, во втором — на промежуточном этапе, в той плоскости, где расположены отверстия 51 и 5г. [c.243]

Лазер излучает световой луч в виде нескольких пучков, и по.этому еще одно требование, предъявляемое к лазерам, связано с пространственной когерентностью их излучения, которая определяется степенью интерференции этих отдельных пучков. Пространственная когерентность не влияет на качество голограммы, если лучи из разных пучков не перемешиваются и при записи происходит их полное совмещение. [c.35]

Расщепим световой луч с помощью полупрозрачного зеркала А на два пучка (рис. 12.18, а) и, направив эти пучки по разным путям, сведем их вновь на экране В. Луч / проходит путь АВ, затрачивая на это время ti, луч 2 проходит путь АСОВ и затрачивает время /2 > к- Таким образом, на экране будут складываться световые волны, испущенные в моменты времени, отделенные друг от друга интервалом х = Если в течение всего этого времени разность фаз световых колебаний, создаваемых лучами / и 2 в любой точке экрана, сохраняется неизменной, то говорят, что свет обладает временной когерентностью. На экране возникает отчетливая устойчивая интерференционная картина. Максимальное значение т, при котором такая картина еще наблюдается, называют временем когерентности. Временная когерентность непосредственно связана со степенью монохроматичности излучения чем выше степень монохроматичности волны, тем больше время когерентности. В лазерах монохроматичность излучения очень высока, и время когерентности может достигать 10 с и более. [c.339]

Разность хода между опорной волной и волнами, рассеянными предметом, очень велика и может составлять несколько метров. Поэтому при изготовлении голограммы время когерентности света должно быть очень велико (не меньше 10 — 10 с). Длина когерентности также должна быть очень большой (не меньше 1—10 м). Никакие источники света, кроме лазеров, не могут обеспечить столь высокую степень временной и пространственной когерентности. Кроме того, необходима неподвижность (с точностью до долей длины световой волны) и высокая контрастность интерференционной картины, образующейся в области перекрытия предметного и опорного пучков во время экспозиции. Для этого также требуется высокая когерентность света, а также механическая жесткость всех элементов голографической установки. [c.345]

Как уже указывалось ранее, распространение световых колебаний внутри резонатора имеет сложный характер. Прежде всего эти волны заметно отличаются от плоских волн распределение амплитуды и фазы волны на поверхности зеркал и в произвольном попе-реч)юм сечении луча не является однородным. Все это усложняет процесс центрирования объектов по лазерному лучу. Идеальной структурой лазерного луча является одномодовая структура ТЕМоо. Для нее характерна равномерная симметричная освещенность светового пятна и наименьшая степень расходимости пучка. Когерентные свойства этой моды наиболее высоки, поэтому при выборе излучателей для лазерных измерительных систем данному параметру уделяется первостепенное внимание. [c.49]

Источники света в голография должны создавать когерентное излучение достаточно большой яркости. Временная когерентность определяет макс, разность хода I между предметным и опорным пучками, допустимую без уменьшения контраста интерференц. структуры. Эта величина определяется шириной спектральной линии ДА, излучения (степенью монохроматичности) 1—Х / ДЯ. Пространств, когерентность излучения определяет способность создавать контрастную интерференц. картину световыми волнами, испущенными источником в разных направлениях. Для теплового источника она зависит от его размеров. Контраст К интерференц, картины в случае кругового источника диаметром (1 равен [c.132]

Таким образом, эс к]зект фотонной группировки оказывается связанным со степенью когерентности световых пучков. Мы вернемся к этому обстоятельству в 13.2. [c.292]

Для наилучшего использования света прибором нередко между щелью и источником света располагают вспомогательную линзу (конденсор), с тем чтобы свет заполнил весь объектив коллиматора. Увеличение размера конденсора, при котором апертура выходящего из него пучка превысит апертуру коллиматора, бесполезно с точки зрения использования светового потока, однако некоторое перезаполнение коллиматора представляет известные преимущества, так как позволяет получить условия освещения, легче поддающиеся теоретическому анализу (уменьшение степени когерентности освещения, см. 22). При больших линейных размерах источника света, расположенного на соответствующем расстоянии от щели, необходимое заполнение коллиматора осуществляется чисто геометрически, без помощи конденсора. Однако и в этих случаях, равно как и при малых размерах источника, нередко применяют конденсоры даже более сложного устройства, с тем чтобы выделить ту или иную часть источника света и обеспечить равномерность освещения щели и равномерность освещенности изображения (устранение виньетирования, см. 89). [c.340]

Часто под Д. с. понимают процедуру искусств, снижения степени поляризации света, необходимую для проведения эксперимента или функционирования он-редел, оптич. устройства. В тех случаях, когда потери яркости пучка допустимы, для этой цели используют рассеяние света в мутной среде или на матовой поверхности. Задача полной (или, точнее, истинной) Д. с. без снижения яркости светового пучка представляется практически неразрешимой. Поэтому при решении конкретных задач поляризац. оптики процедуру истинной Д. с. заменяют процедурой псевдополяризации. При этом каждая монохроматич. компонента светового пучка в каждый момент времени и в каждой точке пространства (точнее в пределах любой площадки когерентности) сохраняет исходную степень поляризации, но вследствие пространственной, временной или спектральной модуляции состояния поляризации пучок в целом для практических целей становится неотличимым от неполяризованного. Временная модуляция состояния поляризации света может осуществляться, напр., путём вращения с разными скоростями помещённых в световой пучок линейных фазовых пластинок. Для получения пространственной (по сечению пучка) поляризац, модуляции могут использоваться клиновидные фазовые пластинки. При работе с пучками широкого спектрального состава эффективными псевдодеполяриааторами могут служить сильнохроматич. фазовые пластинки, изготовленные из прозрачных кристаллов с большим двойным лучепреломлением (т. н. деполяризаторы Л но). Их использование приводит к спектральной модуляции поляризац. состояния света. [c.583]

Открытие Габора опередило на 10 лет создание когерентных источников света — лазеров. Начальный этап развития голографии, создание первой голографической системы Габора и эксперименты по записи основных го юграмм и восстановлению изображений проходили с помощью обычных источников света непрерывного излучения. До создания лазера когерентный свет получали с помощью газоразрядных лама, излучавших отдельные узкие спектральные линии. Соответствующим светофильтром выделялась требуемая линия излучения, и сконцентрированный пучок света направлялся через очень маленькое круглое отверстие. Путем такой частотной и пространственной фильтрации удалось получить световую волну с такой степенью когерентности, которая позволила продемонстрировать запись и восстановление голограммы. Габор в своих экспериментах применял ртутные дуговые лампы высокого давления. Для получения достаточной пространственной н временной когерентности он использовал точечное отверстие диа.метром около 1 мкм и с помощью узкополосного светофильтра выделял зеленую линию спектра. [c.6]

Такое когерентное излучение оптическая система способна сфокусировать в пучок сечением в несколько раз меньшим, чем у паутины. Причем чем выше степень когерентности, тем меньшего сечения пучок может быть получен. Следовательно, яркость светового пятна получается намного большей яркости самого источника. От некогерентных источников добится такого эффекта невозможно. Простой расчет по формуле Е = Ф 5/Х2/2(где Ф - плотность лучистого потока лазера S -входная площадь оптического канала X- длина волны излучения /-фокусное расстояние оптики), который вы можете выполнить сами, показывает, что облученность в сфокусированном пятне может достигать 10 ... Ю Вт/м . Под воздействием столь значительной облученности испаряются самые твердые металлы. Таким потоком энергии можно [c.26]

Повысить разрешающую способность в 10 раз не было никакой надежды, поскольку это потребовало бы коррекции сферической аберрации с точностью до 1/10 ООО. И если такую точность в оптике можно обеспечить, то все понимали, что скорректировать до такой степени электронную линзу едва ли когда-нибудь будет возможно. И вот Габор предложил новый метод, который представлял собою попытку обойти этот барьер, установленный природой. Он предложил двухступенчатый процесс, в котором предмет регистрируется с помощью пучка электронов, а изображение восстанавливает световой пучок. Аберрации электронной линзы можно исправить оптической системой, используемой на этапе восстановления. Если дифракционная картина, образованная при освещении предмета, фотографируется при когерентном освещении, причем к дифрагированной волне добавляется когерентный фон, то фотография будет содержать полную информацию о всех изменениях, которыр претерпела волна при рассеянии на предмете. Более того, изображение предмета может быть восстановлено по этой фотографии без каких-либо расчетов. Необходимо лишь убрать предмет и осветить фотографию только одним когерентным фоном. [c.43]

Оптическая однополосная модуляция с подавлением несуш ей (ОППН) выгодна при передаче информации в системах с оптическим гетеродинным детектированием [65]. Пользуясь на входе одночастотным световым пучком большой мощности, можно также добиться эффективного преобразования в излучение со сдвинутой частотой [72]. Это применяется для генерации входных пучков со смешанными частотами, смещенными относительно частоты лазера, но так, что пучки когерентны с лазерным источником. Во всех таких случаях желательно измерять степень подавления несущей и нежелательной боковой полосы. [c.495]

В случае запыленного зеркала высокая степень взаимной когерентности перекрывающихся диффузно рассеянных световых пучков достигается, можно сказать, автоматически, без преодоления каких-либо затруднений. Но как и все опыты, осуществляемые в отраженных лучах, опыты с запыленным зеркалом отличаются громоздкостью расположения приборов, что усложняет технику демонстрации, а в плане дидактическом лищает явление наглядности и не способствует упрощению расчетов. [c.62]

Другой интерференционный опыт, аналогичный опыту Юнга, но в меньшей степени осложненный явлениями дифракции и более светосильный, был осуществлен Френелем в 1816 г. Две когерентные световые волны получались в результате отражения от двух зеркал, плоскости которых наклонены под небольшим углом б друг к другу зеркала Френеля, рис. 5.5). Источником служит узкая ярко осве-вещенная щель 5, параллельная ребру между зеркалами. Отраженные от зеркал пучки падают на экран, и в той области, где они перекрываются, возникает интерференционная картина. От прямого попадания лучей от источника 5 экран защищен ширмой. Для расчета освещенности 1 х) экрана можно считать, что интерферирующие волны испускаются вторичными источникам 5 и 52, представляющими собой мнимые изображения щели 5 в зеркалах. Поэтому [c.208]

Многие задачи теории когерентности упрощаются, если комплексная степень когерентности рассматриваемого излучения может быть представлена в виде произведения компоненты, зависящей только от пространственных координат, и компоненты, зависящей только от временной задержки. Такая функция когерентности называется приводимой. Это условие, как мы увидим, эквивалентно некоторому условию в спектральном представлении, называемому условием взаимной спектральной чистоты. Данное понятие было введено Манделем [5.25]. Для большей ясности мы сначала (п. А) рассмотрим общую задачу какова форма полной спектральной плотности мощности при наложении двух разных световых пучков с одинаковой нормированной [c.181]

В том случае, когда в фокальной плоскости коллиматора источник имеет конеч ный размер в направлении, перпендику-лярном светящейся полоске (щель щириной 2а), распределение интенсивности в фокальной плоскости объектива 2 можно рассматривать как наложение независимых дифракционных картин, создаваемых взаимно некогерентными световыми пучками от отдельных элементов протяженного источника. Характер дифракционной картины в свете от протяженного источника можно определить с учетом степени пространственной когерентности излучения. В соответствии с теоремой Ван Циттерта— Цернике размер области поперечной пространственной когерентности зависит от угловых размеров центрального максимума фиктивной дифракционной картины, которая рассчитывается путем интегрирования по площади источника. В данном случае эта картина описывается формулой (5.2.1) при замене величины Ь на 2а, т. е. [c.341]

Пример резонатора телескопического типа хорошо демонстрирует повышенные селективные свойства неустойчивых резонаторов, формируюш,их световые пучки с высокой степенью пространственной когерентности. Как известно, с точки зрения угловой селекции выгоднее работать в условиях относительно больших дифракционных потерь, так как дифракция обеспечивает срыв генерации в первую очередь мод высоких порядков. Поскольку для неустойчивого резонатора дифракционные (геометрические) потери всегда велики, то при его использовании фактически не требуется принимать какие-либо меры по дополнительной селекции поперечных мод. Лазер с неустойчивым резонатором генерирует обычно только основную поперечную моду (моду ТЕМоо) при этом часто достигается дифракционный предел расходимости. Заметим, что с точки зрения направленности излучения желательно иметь более высокие значения коэффициента расширения М (более высокие значения Л/дкв)- [c.211]

Пока расстояние с между точками 5 и мало ( <О,/0), степень пространственной когерентности 712 . При возрастании с она уменьшается и, как видно из (5.56), при с1 = К/в обращается в нуль. С дальнейшим ростом (1 у12 испытывает осцилляции постепенно убывающей амплитуды (см. рис. 5.18), но не превышает значения 0,2-.. Поэтому в качестве размера области когерентности (т. е. части попереЯНого сечения пучка, в пределах которой световые колебания в любой паре точек частично когерентны) можно принять Так как 0 = Ох/ , то размер области когерент- [c.244]

Если распределение лучей в пучке, выходящем из оптической системы, известно, то в некоторой степени можно судить о распре-. елении световой энергии в пятне рассеяния по большей или меньшей плотности точек пересечения лучей с плоскостью изображения при условии равномерного распределения точек пересечения тех же лучей с плоскостью выходного зрачка. Найденное таким образом распределение энергии соответствует действительному только в случаях значительных величин аберраций у более совершенных систем с хорошим исправлением аберраций распределение световой энергии в пятне рассеяния есть результат интер- реиции когерентных лучей и потому место наибольшей густоты точек пересечения лучей может не быть местом наибольшей освещенности. [c.62]

ЕСТЕСТВЕННЫЙ СВЕТ (неполяризо-ванный свет), оптическое излучение с быстро и беспорядочно изменяющимися направлениями напряжённости эл.-магн. поля, причём все направления колебаний, перпендикулярные к световым лучам, равновероятны. Соотв. при разложении пучка Е. с. на два линейно поляризованных пучка (см. Поляризация света) в любых двух взаимно перпендикулярных направлениях возникают две равные по интенсивности некогерентные (см. Когерентность) компоненты исходного пучка. Будучи некогерентными, вторичные пучки, сведённые вместе, не интерферируют (см. Интерференция света). Мн. источники света (раскалённые тела, светящиеся газы) испускают свет, близкий к Е. с., но всё же обычно в небольшой степени поляризованный. Весьма близок к Е. с. прямой солн. свет. [c.187]

На большинстве рисунков предыдущей главы были показаны очень однородные монохроматические волны. Однородные волны Нужны в голографии в такой же степени, как и конохроматические. Это требованйе особенно очевидно, ёслй рассматривать однородность опорного пучка. Исходящие от когерентного лазера плоские световые волны, пройдя сквозь матовую стеклянную пластинку, перестают быть плоскими. Они становятся очень неупорядоченными и перемешанными. Мы уже говорили, что при восстановлении голограммы восстанавливающий луч должен быть похож на опорный луч, в противном случае мы не получим точного изображения. Если бы первоначально использованный опорный пучок был слишком неупорядоченным, то возникла бы довольно трудная проблема — отыскать для процесса восстановления изображения второй точно так же неупорядоченный пучок. [c.31]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...