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レーザー超入門 基礎原理

コヒーレンス

ヤングの干渉実験で、干渉縞が鮮明に見え、暗の場所では明るさが零となる場合では、2つのスリットからの光の位相差は一定である。
しかし、実際には、干渉縞の鮮明度は光源により変わってくる。電灯の光では鮮明度が低く、レーザでは鮮明度は高くできるが、完全に鮮明にはならない。それは、どのような光源からも完全な正弦波ではなく、位相が途中で途切れている不完全な波となっているからである。
干渉縞の作りやすさの程度をコヒーレンスと呼ぶ。レーザ光は、コヒーレンスが高い、またはコヒーレント光という。太陽光や電灯の光では、コヒーレンスが低い、またはインコヒーレント光という。

コヒーレンスの度合いは、コヒーレンス長という、位相が連続する長さで表される。太陽光のコヒーレンス長は数μm程度であるが、レーザでは、数kmのコヒーレンス長をもつものもある。

スペクトルでは、コヒーレント光は純粋な正弦波に近いため、1本の線スペクトルとなる。しかし、インコヒーレント光は複数の正弦波が重なっているため、スペクトルが広がる。このことから、スペクトルを計測することで、コヒーレンスを知ることができる。

Reference

イラスト・図解 光ファイバ通信のしくみがわかる本, 山下 真司, 株式会社技術評論社, pp.62-63, 2002.



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