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相干长度L是指发射一个波段的持续时间Δt乘以光速C
[楼主] 作者:liangjz  发表时间:2007/04/11 17:53
点击:1644次

相干长度L是指发射一个波段的持续时间Δt乘以光速C,由于激光的Δt值大,所以激光的一个波段的距离就长(几十公里)。干涉是指同一波段分成两部分后相遇的情况而不是前后两个波段相遇的情况。
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[楼主]  [2楼]  作者:liangjz  发表时间: 2007/04/12 15:21 

老杨:这个很短的光脉冲的频率比“种子光脉冲”的频率要大?
简单的说就是输入一个纳秒级的“种子光脉冲”,然后用分光镜分成两个脉冲,当两个脉冲再次相遇于某种晶体时,就会产生一个很短的光脉冲。

老杨:通常当入射光的频率低于某一极限频率(随不同的金属而异)时,不论光的强度如何强,照射时间如何长,都没有光电子产生。按照你上面所介绍的超短脉冲光生成原理,我也可以这样预测如果将低于红线频率的入射光经干涉后再照射到同一金属时就有可能产生光电效应,理由是经干涉后光的能量不仅与入射光的频率有关还要考虑两相干光间的矢量叠加。前天晚上我还与黄德民提到过这个实验。
 [3楼]  作者:yanghx  发表时间: 2007/04/12 15:32 

激光器一般使用:相干长度L=1/Δf

可是相干长度还有一个计算方法:相干长度=1/Δf  (Δf是激光频带宽度),
也就是说,只要激光的单频性越好,带宽就越小,相干长度就越长,
这样即使是短脉冲激光序列,只要其单频性好,照样可以得到高相干长度,

所以看来这两个相干长度的计算方法好象有些不太相容?
实际的情况是“锁模激光脉冲序列的时间相干长度比脉冲的时间宽度大很多”,
参见:
《线性啁啾高斯型锁模脉冲的时间相干长度》
http://engine.cqvip.com/content/tn/93651a/1999/028/006/gc09_tn2_3595932.pdf>
在结论中说到:
“从上面的结论可以看出,简单地说锁模脉冲激光器的时间相干长度等于其脉冲的时间宽度,
这一说法是不准确的;另外,我们在超短脉冲激光电子学全息选通透过散射介质成像实验
中观察到的现象---锁模激光脉冲序列的时间相干长度比脉冲的时间宽度大很多,
其原因简单地归于成像系统中光学元件对脉冲的展宽看来是不充分的。”


不过你说的这个问题确实存在,看来对激光器的要求还有点高,
网上的商品只查到纳秒全息激光器:
http://www.photonix.com.cn/cp7.htm>
对于各种脉宽的纳秒激光器,相干长度只给出了一个近似值---1米,
看来只是一个粗略的相干长度,因为12纳秒的脉冲也应该有3.6米的相干长度?
可能是全息摄影的干涉条纹清晰度要求比较高,所以给出的相干长度比较保守,

按照L=Δt*c计算,3纳秒的脉冲至少可以得到0.9米的相干长度,
考虑到L=1/Δf,估计实际的相干长度会大于1米很多,
(还要看对干涉条纹的清晰度要求了)
所以这个实验装置还是比较可行的,
但是看来皮秒、飞秒脉冲的相干长度就不太够了,
只有采用其它脉冲时差变化测量方法,比如荧光晶片的亮度测量等,

以前我与黄德民也探索过独立双飞秒激光的时差变化测量问题,
可是虽然有现成的“荧光晶片法”,但是由于很难作到两个独立激光器完全同步、同频,
所以只要两个激光器存在微小的频率差,就会形成时差累积,
使得“荧光晶片法”难以作到稳定测量(时差累积会造成很大的漂移),
但是这个实验就不存在这个问题了,因为是同一个激光器,频率不会产生突变,
温度引起的频漂是比较缓慢的,影响不大,

 

 [4楼]  作者:yanghx  发表时间: 2007/04/12 15:50 

这个不好说了,一般晶体有个受激发光阀值,
可以使得只有两个脉冲的重合部分才满足“阀值”要求,

好象还没有看到过相干光的“红限频率”有变化的资料,
可以查找一下看,不过估计应该影响不大吧?

 [5楼]  作者:yanghx  发表时间: 2007/04/12 16:12 

估计短脉冲激光器也存在“干涉环重复出现”的现象?

估计与我以前的那个“干涉环重复出现”实验有很大关系,
那里我使用的是玩具直流供电、连续红色激光器,
所以估计这种现象是由于“光子短波列”形成的,
现在看来其实可以把实验简化一下,用短脉冲激光器,
然后观察是否会出现“干涉环重复出现”的现象,我估计会出现,
这样就很容易寻找其中的规律了,不用找各种颜色的光源,
只要改变脉冲宽度和脉冲波频率就可以了,

单频激光的相干长度之所以长,可能与电子绕核半径R有关,
气体越稀薄的激光单频性应该越好---谱线越窄、越尖锐,
比如回旋加速器产生的“回旋辐射激光”就具有很高的相干长度,
可能电子绕核的线速度很高时,任意两个“光子波列”的间距会很小,甚至重叠?




[楼主]  [6楼]  作者:liangjz  发表时间: 2007/04/12 16:41 

回复:如果两个独立的“种子光脉冲”是由同一脉冲经分光得到
我们讨论的问题与相干长度似乎没有太大关系,问题主要是两个短脉冲P1和P2是否是两个相干光,这关系到你能否观察到干涉条纹及其条纹的移动变化。P1和P2分别是由两个独立的“种子光脉冲”经干涉后的得到的,如果两个独立的“种子光脉冲”是由同一脉冲经分光得到的那P1和P2就有可能是相干光了。
 [7楼]  作者:yanghx  发表时间: 2007/04/12 21:31 

这个问题似乎与我以前的实验现象联系起来了

你要亲自做一下实验才好,实际中的相干长度不是这么简单的,
不是超过某个长度后,干涉环就彻底消失了,
就以玩具激光器制作的“迈-莫干涉仪”来说,
当不断增加光程差时,干涉环会逐渐变得模糊不清,最后消失,
但是如果继续增加光程差,干涉环会再次出现,
也是从模糊到清晰(当然这个清晰是相对的,比上次的最清晰要模糊一些),
可以这样重复消失后再次出现循环5-6次,
直到再次出现的干涉环最清晰点的清晰度也很低为止, 具体的说,每移动1.3mm,干涉光环就重复出现一次,具体参见: http://www.oecr.com/bbs/dispbbs.asp?boardID=1&ID=474&page=1 >
这是什么原因呢?估计就是不同的波列不是完全不能发生干涉,
只是干涉清晰度有所下降而已,所以P1不是完全不能与P2产生干涉,
而是干涉环清晰度下降多少的问题,P1与P3、P4、P5的干涉环清晰度会逐渐下降,最后基本消失,
所以实际实验中总会发现:实际的相干长度比脉冲宽度长很多,估计就是这个原因了,

另外,观察干涉环移动只是测量光脉冲时间差变化量的一种方法,
对于超快光脉冲还有不少有效的方法可以利用,
我说的“荧光晶片法”就是一种,其灵敏度不亚于干涉法,

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