Когерентность (монохроматичность)

Порядок изложения материала в данной книге соответствует рассмотрению лазера (на что мы указывали выше в этой главе) как устройства, состоящего из следующих трех основных элементов 1) активной среды, 2) системы накачки и 3) подходящего резонатора. Поэтому следующие три главы посвящены соответственно взаимодействию излучения с веществом, процессам накачки и теории пассивных оптических резонаторов. Общие представления, данные в этих главах, используются затем в гл. 5 при рассмотрении теории непрерывного и переходного режимов работы лазеров. Теория развивается в рамках приближения низшего порядка, т. е. на основе скоростных уравнений. Такое рассмотрение действительно позволяет описать большинство характеристик лазера. Очевидно, лазеры, в которых применяются разные активные среды, существенно различаются по своим характеристикам. Поэтому естественно, что следующая глава (гл. 6) посвящена обсуждению характерных свойств отдельных типов лазеров. К этому моменту читатель уже будет достаточно подготовлен к тому, чтобы понять принцип действия лазера и перейти к изучению характерных свойств выходного лазерного пучка (когерентности, монохроматичности, направленности, яркости, шумовых характеристик). Эти свойства мы [c.23]

Обычно в излучении присутствует целый ряд типов колебаний, характеризуемых низшими поперечными индексами. Достижение такого режима работы активного резонатора, при котором возбуждается только один основной тип колебаний (одночастотный режим), представляет большой технический интерес, так как при этом излучение оказывается максимально когерентным, монохроматичным и направленным. [c.15]

Высокая когерентность, монохроматичность, узкая направленность, поляризация и высокая плотность энергии являются теми главными свойствами лазерного излучения, которые позволили с успехом использовать лазеры в измерительных приборах [6]. Обычно ЛЦИС используется не только для центрирования, но и для контроля геометрических параметров крупногабаритных конструкций, монтажа технологической оснастки, сборки изделий, разметки и для других работ. За эталон прямолинейности в ЛЦИС принимается энергетическая ось лазерного луча. ЛЦИС (рис. 183) представляет собой оптико-электронное устройство, состоящее из следующих элементов [c.313]

Высокая когерентность, монохроматичность, узкая направленность, поляризация и, наконец, высокая плотность мощности — вот тс основные свойства лазерного излучения, которые -в настоящее время с успехом используют при создании принципиально новых измерительных приборов. [c.36]

К настоящему времени удалось получить индуцированное излучение от многих материалов. Это излучение лежит в ультрафиолетовом, видимом и инфракрасном диапазонах спектра и отличается от обычного света когерентностью, монохроматичностью, узко направленностью и высокой спектральной яркостью. [c.6]

Если амплитуда, частота, фаза, направление распространения и поляризация электромагнитной волны постоянны или изменяются, но не хаотически, а упорядоченно, по определенному закону, то такая волна когерентна. Строго монохроматичная волна всегда когерентна, а взаимная когерентность двух не- [c.117]

Для технологических применений энергии света необходима его фокусировка на минимально возможной площади, что в случае полихроматического излучения неосуществимо. При монохроматическом излучении теоретически диаметр сфокусированного луча лежит в пределах 1,0...0,4 мкм, но отсутствие идеальной монохроматичности и когерентности луча может несколько увеличить этот диаметр. Монохроматический свет достаточной интенсивности получить при помощи обычных источников не представляется возможным. [c.118]

При описании интерференционных явлений часто используют понятия временной и пространственной когерентности. Временную когерентность обычно связывают со степенью монохроматичности исследуемых колебаний, а степенью пространственной когерентности характеризуют геометрию экспериментов. В дальнейшем (см. 5.3) понятие пространственной когерентности подробно обсуждается при рассмотрении наложения интерференционных картин от многих элементарных источников, образующих протяженный источник света. [c.179]

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]

Среднее расстояние, в пределах которого гребни волны сохраняют щаг , определяется длиной когерентности источника, излучающего. эту волну. Чем больше длина когерентности, тем монохроматичнее источник света и тем легче получить интерференционную картину с помощью излучаемых им волн. Источник света с большой длиной когерентности обладает высокой степенью временной когерентности. [c.11]

Для проведения голографических процессов требуется источник когерентного излучения. В настоящее время наибольшую степень когерентности имеют колебания, генерируемые лазерами. Именно после изобретения лазера, когда открылась возможность систематического использования свойств лазерного излучения (его высокой интенсивности, монохроматичности и направленности), голография стала широко применяться на практике. [c.35]

Как известно, наряду со спонтанными переходами частиц вещества возможны вынужденные переходы (переходы, инициированные излучением). Процессы вынужденного испускания будут преобладать над встречными процессами резонансного поглощения, если обеспечена инверсия заселенностей уровней частиц (если верхние уровни заселены более плотно, чем нижние) в этом случае генерируется вынужденное излучение. По своим свойствам, например по степени монохроматичности и направленности, вынужденное излучение существенно отличается от спонтанного (люминесцентного). Оно обладает более высокой когерентностью, нежели люминесцентное излучение. [c.186]

Выбор метода описания волнового поля источника излучения зависит от системы допущений на его ) арактеристики (монохроматичность, когерентность, поляризацию) и, кап показано ниже, определяет аппарат, с помощью которого описьшается преобразование оптического сигнала в оптико-электронном тракте. [c.42]

Применение оптических квантовых генераторов (лазеров) позволяет существенно расширить границы традиционных оптических методов контроля и создать принципиально новые методы оптического неразрушающего контроля, например, голографические, акустооптические и др. Лазерная дефектоскопия базируется на использовании основных свойств лазерного излучения — монохроматичности, когерентности и направленности. [c.51]

Высокая когерентность и монохроматичность излучения ОКГ позволяют получать запись объемного изображения (голограмм) любого объекта. [c.52]

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]

Для получения когерентных волн созданы специальные оптические квантовые генераторы. В этих генераторах электромагнитные волны, зарождающиеся в различных местах, удаленных друг от друга на большие расстояния, когерентны между собой. Оптические квантовые генераторы обычно называют лазерами. Важным свойством лазеров является не только получение когерентного излучения, но и способность к большой концентрации световой энергии во времени и в пространстве, а также по направлению ее распространения. Излучение получается с высокой степенью монохроматичности. [c.74]

Известно, что изделия из кварца подвергаются термической обработке при помощи кислородно-водородной горелки. При этом продукты сгорания попадают в материал и производят его газонасыщение, образуя тем самым в зоне обработки дефекты в виде пузырьков, ухудшающих механические свойства изделия. Для устранения указанного недостатка на практике используется иной тип нагревателя кварца, принцип работы которого состоит в том, что излучение от мощного дугового источника тепла с помощью рефлектора фокусируется в точку, в которой производится термическая обработка кварца, предназначенного для прецизионных измерений. Однако данный вид обработки является несовершенным и малоэффективным. Лазерный луч, в силу его высокой монохроматичности и когерентности позволяет по- [c.152]

Из табл. 30 видно, что ширина полосы излучения лазера, определяемая высокой монохроматичностью и когерентностью, является малой величиной (особенно у Не—Ne-лазера) и в общем случае может быть определена по формуле [c.218]

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]

Лазерные установки. Излучение оптического квантового генератора (лазера) характеризуется большой интенсивностью потока электромагнитной энергии, высокой монохроматичностью, значительной степенью временной и пространственной когерентности. Вследствие этого лазерное излучение отличается от других источников электромагнитной энергии очень узкой направленностью. Диапазон длин волн, генерируемых различными типами лазеров и применяемых для технологических целей, колеблется в интервале 0,4—10,6 мкм. Возможность концентрирования энергии на малой площади за сравнительно короткое время позволяет использовать лазер для соединения тончайших изделий или их сочетания с массивными элементами конструкций, а также изделий, материалы которых чувствительны к тепловому воздействию. [c.181]

В тех случаях, когда когерентность освещения диктуется функциональным назначением системы (например, в фурье-ана-лизаторах), для увеличения отношения сигнал/шум принимают чисто конструктивные меры уменьшают число поверхностей, применяют иммерсию, где это возможно, внеосевое построение схемы (как в п. 4.5). Если же когерентность освещения является лишь следствием монохроматичности излучения и как таковая не нужна, ее желательно искусственно разрушить. Наиболее известный способ решения этой задачи — установка перед предметной плоскостью вращающегося матового рассеивателя. В этом случае паразитная интерференционная картина в плоскости изображения меняется во времени, что позволяет усреднить ее при регистрации изображения на фотоматериале и тем [c.189]

Лазерное излучение характеризуется чрезвычайно высокой степенью монохроматичности, когерентности, направленности и яркости. К этим свойствам можно добавить генерацию световых импульсов малой длительности. Это свойство, возможно, менее фундаментально, но оно играет очень важную роль. Рассмотрим теперь эти свойства подробнее. [c.18]

В качестве примера показана электромагнитная волна с временем когерентности то, которая имеет вид синусоидального электрического поля со скачкообразным изменением фазы через интервалы времени то. Мы видим, что представление о временной когерентности непосредственно связано с монохроматичностью. В дальнейшем (в гл. 7) будет показано, хотя это очевидно из рис. 1.5, что электромагнитная волна с временем когерентности, равным То, имеет спектральную ширину А 1/то. В той же главе покажем, что в случае нестационарного пучка (например, лазерного пучка, полученного в результате модуляции добротности или синхронизации мод) время когерентности не связано обратно пропорциональной зависимостью с шириной полосы генерации и фактически может быть много больше, чем величина 1/Av. [c.20]

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]

Соотношение между временной когерентностью и монохроматичностью [c.455]

Закапчивая этот беглый, качественный обзор свойств лазерного излучепня и вещества, а также основных черт взаимодействия излучения с веществом, хочется еще раз подчеркнуть, что вся специфика этого взаимодействия обусловлена специфическими свойствами лазерного излучения — его когерентностью, монохроматичностью, паиравлепыостью, высокой интенсивностью и малой длительностью. Именно эти свойства обусловливают те новые и разнообразные физические явления, которые возникают при взаимодействии лазерного излучения с веществом и обусловливают выделение зтих процессов в отдельный раздел физики. [c.18]

Опыт показывает, что когда два независимых источника света, например две свечи, или даже два различных участка одного и того же светящегося тела посылают световые волны в одну область пространства, то мы не наблюдаем интерференции и констатируем сложение интенсивностей. После изложенного в предыдущих параграфах мы не можем, конечно, считать результаты такого опыта доказательством несостоятельности волновых представлений о свете. Отсутствие устойчивой (наблюдаемой) интерференционной картины может обозначать только, что наши источники не посылают когерентных волн. Это означает, следовательно, что посылаемые источниками волны — немонохроматические (см. 12). То обстоятельство, что даже с наилучшими в смысле монохроматичности источниками (свечение разреженных газов) мы не можем получить интерференции от независимых источников, есть доказательство того, что ни один источник не излучает строго монохроматического света. Сказанное относится ко всем нелазерным источникам света. [c.69]

В дальнейших рассуждениях предположим, что свет, которым мы пользуемся, монохроматичен. Теперь, когда главное затруднение, связанное с немонохроматичностыо волн (отсутствие когерентности), обойдено благодаря приему Френеля, мы не делаем принципиальной ошибки, считая наши волны монохроматическими, и лишь упрощаем расчеты. В дальнейшем будет показано, какие изменения вносит в действительно наблюдаемую картину то обстоятельство, что волны не строго монохроматичны. [c.75]

Любой объект как источник излучения возбуждает вокруг себя электромагнитное поле, классическим описание1и которого являются электрический вектор Е(г, t) к вектор магнитной шдукции Н(г, t) как функции координат г любой точки электромагнитного поля и времени /. Эти векторы описывают пространственное распределение электромагнитного поля вместе со всей совокупностью его свойств — монохроматичностью, когерентностью, поляризационными свойсгвамя [11]. Наряду с векторным представлением электромагнитного поля >1спользуется скалярное представление через декартовы компоненты соо"ветствующих векторов [c.39]

Применение когерентного излучения. Высокая степень монохроматичности и малая расходимость когерентного оптического излучения определяют области его практического использования. Излучение с высокой временной когерентностью может быть использовано для передачи информации на оптических частотах при решении задач, связанных с оптической интерференцией (измерение расстояний, линейных и угловых скоростей, деформаций поверхностей и т. д.) в качестве стандарта частоты. Высокая направленность пространственно-когерентного излучения обусловливает ряд его преимуществ перед некогерентным излучением небольшую величину энергетических потерь, связанных с расходимостью пучка высокое угловое разрешение, поз- воляющее точно направить луч на малый объект и существенно сократить помехи возможность пространственной фильтрации при приеме сигналов. Отсюда следует, что узконапрявленное оптическое излучение может быть эффективно использовано при передаче информации на большие расстояния, при оптической локации удаленных объектов (особенно для выделения объекта среди других целей), при измерении углов и расстояний по принципу, на [c.343]

Размытие интерференционных линий вызвано [6] а) ие-монохроматичностью рентгеновского излучения б) геометрическими условиями рентгенографирования в) напряжениями II рода г) дисперсностью блоков когерентного рассеяния [c.177]

Теория эл.-магн. излучения, основанная на Максвелла уравнениях, описывает любое М. и. как гармония. колебание, происходящее с неизменной амплитудой и частотой в течение бесконечно долгого времени. Плоская монохроматич. волна эл.-магн. излучения служит примером полностью когерентного поля (см. Когерентность), параметры к-рого неизменны в любой точке пространства и известен закон их изменения во времени. Однако процессы излучения всегда ограничены во времени, а потому понятие М. и. является идеализацией. Реальное естеств. излучение обычно представляет собой сумму нек-рого числа монохроматич. волн со случайными амплитудами, частотами, фазами, поляризацией и направлением распространения. Чем уже интервал, к-рому принадлежат частоты наблюдаемого излучения, тем оно монохроматичнее. Так, излучение, соответствующее отд. линиям спектров испускания свободных атомов (наир., атомов разреженного газе), очень близко к М. и. (см. Атомные спектры)-, каждая из таких линий соответствует переходу атома из состояния т с большей энергией в состояние п с меньшей энергией. Если бы энергии этих состояний имели строго фиксиров. значения и , атом излучал бы М. и. частоты v n = ( m — n)th. Однако в состояниях с большей энергией атом может 210 находиться лишь малое время At (обычно 10" с — т. н. [c.210]

Источники спонтанного некогерентного О. и. могут нснускать излучение в широком диапазоне частот — от ИК- до гамма-излучения. Такое О. и. может обладать достаточно высокими монохроматичностью (Дш/ш 1//С 10 10 ) и длиной когерентности [c.408]

Двойственность природы света — наличие у него одновременно характерных черт, присущих и волнам, и частицам,— является частным случаем корпускулярноволнового дуализма. Эта концепция была впервые сформулирована именно для оптич. излучения она утвердилась как универсальная для всех частиц микромира после обнаружения волновых свойств у материальных частиц (см. Дифракция частиц) и лишь затем была экспериментально подтверждена для радиоизлучения (квантовая электроника). Открытие квантовых явлений в радиодиапазоне во многом стёрло резкую границу между радиофизикой и О. Сначала в радиофизике, а затем в физ. О. сформировалось новое направление, связанное с генерирование.м вынужденного излучения и созданием квантовых усилителей и квантовых генераторов излучения (мазеров и лаз ов). В отличие от неупорядоченного светового поля обычных (тепловых и люминесцентных) источников, излучение лазеров обладает большой временной и пространств, упорядоченностью (когерентностью), высокой монохроматичностью (Лг/У достигает см. Монохроматическое излучение), [c.419]

Оптические квантовые генераторы — лазеры — это приборы, преобразующие один из видов энергии (электрическую, световую, тепловую, химическую) в монохроматическое (т. е. строго одной длины волны) когерентное излучение электромагнитных волн (ультрафиолетового, видимого, инфракрасного диапазонов). Благодаря высокой монохроматичности, когере11тносги, острой направленности и высокой частоте излучения (10 —10 гц) лазеры находят широкое применение в науке, технике, военном деле. В табл. 1.19 приведены лазеры некоторых типов и их основные характеристики. В третьей графе таблицы указан режим работы лазеров импульсный (Имп.) или непрерывный (Непр.) [c.48]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...