Длина когерентности

В этом процессе часто применяются зеркала, устанавливаемые вокруг активной среды, приведенной путем накачки в возбужденное состояние. В случае полупроводниковых источников света торцевые грани полупроводникового материала, образующего лазерный диод, просто разъединяются. При этом создаются отражающие поверхности, поскольку показатель преломления материала примерно равен 3. Электрический ток накачки, пропускаемый через активную среду, размещенную в полупроводниковом материале, формирует возбужденное состояние, что в свою очередь приводит к излучению фотонов. При низких токах плотность фотонного потока, циркулирующего в резонаторе,

Достаточно низка и поэтому преобладает спонтанное излучение. По мере возрастания тока плотность фотонного потока увеличивается до тех пор, пока спонтанное излучение не становится сопоставимым с вынужденным. Ток, при котором это происходит, называется пороговым. Если ток продолжает возрастать, начинает преобладать вынужденное излучение и запускается механизм лазерной генерации. Этот вопрос будет рассмотрен в разделе.

Сверхизлучение. Промежуточный между спонтанным и вынужденным излучением вариант может возникнуть в том случае, если оптически активная среда резонатора имеет настолько высокий уровень спонтанного излучения, что возникающий поток фотонов вызывает вынужденное излучение. Однако принимаются меры, чтобы избежать рециркуляции света в оптическом резонаторе, и поэтому результирующий выходной луч после одного прохода имеет низкую когерентность, такую же, как у источника света с преобладанием спонтанного излучения. Эти приборы описываются подробнее в последующих разделах.

Длина когерентности. При объединении двух пучков света возникает конструктивная или деструктивная интерференция, позволяющая определить разность фаз. Рассмотрим, например, особый случай, когда луч света, испускаемый источником, расщепляется на два луча, которые затем вновь объединяются, как показано на рисунке. Разность хода двух лучей до того, как они объединятся в приемнике, равна расстоянию L = L — L2. Если длина одного из путей колеблется так, что разность хода лучей принимает различные значения в пределах длины волны света, тогда при двух когерентных по отношению один к другому световых лучах на приемник будет поступать амплитудно-модулированный сигнал. Интенсивность сигнала будет максимальна при малых значениях L, и постепенно будет убывать до нуля

См. также:  Интерферометр Маха-Цендеpa

image15

Эту формулу можно использовать для определения длины когерентности источника света на основании спектральных измерений. Например, гелий-неоновый лазер, работающий на 6328 А, со спектральной шириной линии 1 МГц имеет длину когерентности около 300 м, в то время как светоизлучающий диод со спектральной шириной 1 нм, работающий на 1 мкм, имеет длину когерентности около 100 мкм.