Длина когерентности - Coherence length

В физика, длина когерентности это распространение расстояние, на котором последовательный волна (например, электромагнитная волна ) поддерживает указанный степень согласованности. Волновая интерференция является сильным, когда пути всех мешающих волн отличаются меньше, чем длина когерентности. Волна с большей длиной когерентности ближе к идеальной синусоидальной волне. Длина когерентности важна в голография и телекоммуникационная техника.

В этой статье основное внимание уделяется согласованности классический электромагнитные поля. В квантовая механика, существует математически аналогичное понятие квантовая когерентность длина волновая функция.

Формулы

В радиодиапазонных системах длина когерентности приблизительно равна

${displaystyle L={c over n,Delta f}={lambda ^{2} over nDelta lambda },}$

куда ${displaystyle c}$ это скорость света в вакууме, ${displaystyle n}$ это показатель преломления из средний, и ${displaystyle Delta f}$ это пропускная способность источника или ${displaystyle lambda }$ - длина волны сигнала и ${displaystyle Delta lambda }$ - ширина диапазона длин волн в сигнале.

В оптическом коммуникации, предполагая, что источник имеет гауссов спектр излучения, длина когерентности ${displaystyle L}$ дан кем-то ^[1]

${displaystyle L={1 over 2}L_{FWHM}={2ln 2 over pi }{lambda ^{2} over nDelta lambda },}$

куда ${displaystyle lambda }$ центральный длина волны источника, ${displaystyle n}$ это показатель преломления из средний, и ${displaystyle Delta lambda }$ это (FWHM) спектральная ширина источника. Если источник имеет гауссов спектр с FWHM спектральная ширина ${displaystyle Delta lambda }$, то смещение пути ±${displaystyle L}$ уменьшит крайняя видимость до 50%.

Длина когерентности обычно применяется в оптическом режиме.

Приведенное выше выражение является часто используемым приближением. Однако из-за неоднозначности определения спектральной ширины источника было предложено следующее определение длины когерентности:

Длину когерентности можно измерить с помощью Интерферометр Майкельсона и это длина оптического пути различие самоинтерфейса лазерный луч что соответствует ${displaystyle 1/e=37\%}$ видимость бахромы,^[2] где видимость полосы определяется как

${displaystyle V={I_{max }-I_{min } over I_{max }+I_{min }},,}$

куда ${displaystyle I}$ интенсивность краев.

На дальние расстояния коробка передач систем, длина когерентности может быть уменьшена такими факторами распространения, как разброс, рассеяние, и дифракция.

Лазеры

Многомодовый гелий-неоновые лазеры имеют типичную длину когерентности 20 см, тогда как длина когерентности одномодовых лазеров может превышать 100 м. Полупроводниковые лазеры достигают около 100 м, но небольшие недорогие полупроводниковые лазеры имеют меньшую длину с одним источником^[3] требуя 20 см. Одиночный режим волоконные лазеры с ширина линии в несколько кГц может иметь длину когерентности, превышающую 100 км. Аналогичные длины когерентности могут быть достигнуты с помощью оптических частотные гребни из-за узкой ширины линии каждого зуба. Ненулевая видимость присутствует только в течение коротких интервалов импульсов, повторяющихся после расстояний длины резонатора до этой длинной длины когерентности.

Другие источники света

Длина когерентности ртутная лампа 0,03 см.^[4]

Смотрите также

• Физический портал

• Время когерентности
• Длина сверхпроводящей когерентности
• Пространственная согласованность

Рекомендации

1. Akcay, C .; Parrein, P .; Роллан, Дж. П. (2002). «Оценка продольного разрешения при формировании оптических когерентных изображений». Прикладная оптика. 41 (25): 5256–5262. Дои:10.1364 / ао.41.005256. уравнение 8
2. Акерманн, Герхард К. (2007). Голография: практический подход. Wiley-VCH. ISBN  3-527-40663-8.
3. "Sam's Laser FAQ - Диодные лазеры". www.repairfaq.org. Получено 2017-02-06.
4. Hecht, Юджин (2002). Оптика (4-е изд.). Сан-Франциско ; Монреаль: Пирсон / Эддисон-Уэсли. ISBN  978-0805385663.

• Эта статья включаетматериалы общественного достояния от Администрация общих служб документ: «Федеральный стандарт 1037С». (в поддержку MIL-STD-188 )