Como persona que se especializa en comunicación óptica coherente, una vez le hice una pregunta a mi hermano mayor durante el primer año de investigación: "Hermano, nunca antes había estado expuesto a la comunicación por fibra óptica. ¿Qué conocimientos debo agregar y qué debo aprender? ¿Qué es el hermano mayor? ¿Luz coherente? "
El hermano dijo: "Lo sabrás mirando más".
Más tarde, finalmente aprendí lo que es la luz coherente. Pienso en el hecho de que el hermano en ese momento no podía dar una descripción exacta, así que simplemente eché un vistazo superficialmente.
Primero, la luz coherente no es equivalente a la luz láser. Pero la luz coherente que usamos es generalmente láser. Al comprender qué es un láser, puede saber qué es coherente .
Características del láser
El láser es un tipo de luz especial, la diferencia entre él y la luz del sol, las bombillas y los diodos emisores de luz con los que contactamos habitualmente es que tiene cuatro características: alta directividad, monocromaticidad, alto brillo y coherencia.
Aquí hay un ejemplo de corte por láser, si la máquina de corte no está equipada con un láser, sino con una bombilla. Luego, la placa de hierro de abajo estará iluminada por un área grande. Esta es una alta directividad.
La misma imagen, el láser rojo, muestra su monocromaticidad. La luz del sol es luz blanca, porque contiene todos los colores de luz, y los diferentes colores están determinados por diferentes longitudes de onda. En otras palabras, la luz emitida por el láser se concentra alrededor de una determinada frecuencia fija, y este ancho de banda es mucho más estrecho que el del diodo emisor de luz roja.
Como su nombre lo indica, el láser puede iluminar los ojos de su perro. Su potencia lumínica unitaria es extremadamente alta, tan alta que puede penetrar las placas de acero. Imagina que estás sosteniendo una linterna y quieres brillar a través de una placa de acero ...
Coherencia
La luz también es una onda electromagnética. Cualquier onda electromagnética puede considerarse una superposición de ondas sinusoidales. Coherencia significa que existe una relación de fase definida entre cada subportadora. Si dos ondas sinusoidales cumplen tres condiciones: la misma dirección de vibración, la misma frecuencia y una diferencia de fase constante , entonces son coherentes.
La llamada coherencia significa que tienen una relación cercana.Cuando conozco el estado de una persona en una determinada posición (como el aspecto) en un momento determinado, puedo conocer el estado de las posiciones de todas las demás personas en todo momento.
Es fácil de entender y revisar las tres condiciones relevantes. Debido a que la diferencia de fase entre A y B es constante, todas son ondas sinusoidales con la misma frecuencia y la misma dirección de vibración. Conozco la fase de A en un momento determinado en una posición determinada, por lo que puedo deducir la fase de A en otras posiciones y otros momentos de acuerdo con la expresión de la onda sinusoidal de A. Después de extender la diferencia de fase, obtuve la fase de B. Esta es la coherencia.
La luz del sol y la luz de las lámparas eléctricas son luz incoherente. No tiene propiedades relevantes. Como puedes imaginar, hay innumerables puntos luminosos en el sol. Cada punto luminoso emite un fotón. La fase de cada fotón (onda electromagnética) en el momento de la emisión es aleatoria. Por tanto, no hay diferencia de fase constante. Incluso si conocemos el estado de un fotón, no podemos averiguar el estado del otro fotón. En otras palabras, no existe una relación tan íntima entre la luz solar.
El láser es un tipo de luz coherente y el estado de movimiento ( frecuencia, fase, estado de polarización, dirección de propagación ) de cada fotón en el láser es el mismo.
Recuerde : la llamada luz coherente significa que si conoce un estado en cualquier momento y cualquier posición en el campo de luz, entonces puede calcular el estado en cualquier momento y en cualquier posición en todo el campo de luz.
Coherencia temporal
La coherencia temporal describe la relación de fase de los puntos a lo largo de la dirección de propagación del haz . Significa que si conoces el estado de un punto en el espacio en un momento determinado, entonces puedes conocer el estado de otros momentos. La coherencia temporal suele utilizar el tiempo de coherencia tc t_ctcDescribir cuantitativamente . De hecho, Coherence no es tan desafiante. No es una habilidad de imagen completa. Conozco un pequeño estado, pero de hecho, solo puede calcular el estado dentro de un rango a su alrededor. Mientras tc t_ctcSe utiliza para delinear este rango.
tc t_c tcDescribe tal cosa. Después de conocer el estado en un momento determinado, el intervalo en este momento no excede tc t_ctcPuedo averiguar el estado en un período de tiempo. Fuera del rango, no puedo contarlo. Es decir, el intervalo de tiempo máximo con coherencia .
El factor que afecta el tiempo de coherencia es la monocromaticidad de la fuente de luz. Cuanto mayor sea la monocromaticidad, mayor será el tiempo de coherencia.
A veces, la longitud de coherencia L c = tc ⋅ c L_c = t_c \ cdot cLc=tc⋅c representa el tiempo de coherencia. Es decir, después de conocer el estado de un determinado punto, el tiempo de coherenciatc t_ctc¿Hasta dónde se ha extendido este punto? Es decir, las longitudes de onda de la luz en dos puntos diferentes en la dirección de propagación de la luz tienen la máxima separación espacial de coherencia. (Asegúrese de pensar claramente en esto. El concepto de espacio está involucrado aquí, pero no es absolutamente coherencia espacial. La coherencia temporal solo describe la coherencia en este espacio unidimensional en la dirección de propagación. Como se muestra en la figura )
Coherencia espacial
La coherencia espacial describe la relación de fase entre los puntos en la superficie de la onda perpendicular a la dirección de propagación del haz y se refiere a la coherencia en un plano bidimensional. En un momento determinado, cuando encuentra el estado de un punto en el espacio, ¿cuánta área se puede calcular? Solo usa el área de coherencia S = (Δ λ θ) 2 S = (\ frac {\ Delta \ lambda} {\ theta}) ^ 2S=(θD l)2 para describir.
La coherencia espacial está relacionada con la alta directividad del haz, cuanto mejor directividad, mejor coherencia espacial.
De hecho, es más fácil comprender el significado de coherencia temporal y coherencia espacial, que se modifican en coherencia en la dirección de propagación y coherencia en la dirección de propagación vertical. Esto es solo un episodio, no hay necesidad de distinguir entre los dos, solo conocemos el concepto general de coherencia.