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2021-11-11
现代光学干涉计量原理 第一篇
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第二章 光的相干性
若激光为Gaussian 线型(低压气体),例如He-Ne激光, 相干长度为
§2.4 激光的相干性:
2.4.1激光的时间相干性
单纵模激光器的时间相干性:
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第二章 光的相干性
对单模稳频He-Ne激光器,
理论极限:
实际观察到的最小值:
参考:日地距离约为15×1010 m
参考:月地距离约为4.1×108 m
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第二章 光的相干性
一般
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现代光学干涉计量原理 第一篇
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第二章 光的相干性
式中,N 为纵模个数,L 为激光器腔长,n 为介质折射率,C 为光速,τd 为在被考查的时间差,Cτd 为相应的光程差。
多纵模激光器的时间相干性:
设激光器有N个等强度纵模
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第二章 光的相干性
式中,L 为激光器腔长,n 为介质折射率,C 为光速。
考虑多普勒或碰撞效应的多纵模激光器的时间相干性:
纵模间隔:
单模线宽
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第二章 光的相干性
2.4.2 激光的空间相干性:
要保证激光的空间相干,
要选择基横模TEM00激光。
高阶模式:
2.4.3 提高激光相干性的技术措施
1. 选模(横、纵)
2. 稳频
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第二章 光的相干性
2.4.4 高斯光束简介:
1. 基模公式
z=0时ω=ω0,此时ω最小,称束腰。
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第二章 光的相干性
振幅表达式:
以振幅衰减到e-1定义光斑半径,始终为ω(z),且在束腰处半径最小。
在z=0处中心振幅最大,z的绝对值增大时中心振幅减小
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第二章 光的相干性
发散角:
当z=0, 2θ=0;
,
,
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第二章 光的相干性
波面:
比较上式和高斯光束基模波面的表达式,可看出高斯光束近轴部分为曲率半径为R (z)初位相为φ (z)的变曲率发散球面波。
⑴. z0
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第二章 光的相干性
当光波由束腰(此时)向前传播时,曲率半径逐渐减小,曲率中心由-∞逐渐前移;
在束腰,等相面为平面,曲率半径无穷大。
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第二章 光的相干性
因此,高斯光束沿z轴传播时,当 z 0 ,光波为变曲率汇聚球面波;当 z = 0,光波为振幅高斯分布的平面波;当z 0,光波为变曲率发散球面波。
⑵. Z0
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