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激光与普通光源有什么差别呢?激光有什么特性?

时间:2023-01-03 16:41:41 作者:博纳德 点击:

  太阳、星星和火是普通光源的天然来源。我们将人眼接收到的光识别为白色,无论是灯的光还是太阳光。然而,我们并没有注意到产生白色的光谱,除非是通过棱镜将光分解成不同的成分。下面一起来看看激光与普通光源有什么差别呢?激光有什么特性?

激光与普通光源有什么差别

  一、普通灯

  普通光源主要发射多色光,它们的发射是空间性的。普通光源随机地向四面八方发出许多光线。普通光由不同波长的光线混合而成,其中每个波长对应于眼睛所记录的一种颜色。

  二、激光与普通光区别

  激光是:

  单色 - 它只包含一个特定的波长,因此只有一种颜色。

  相干 - 所有光子的运动都是协调的。

  定向 - 激光束非常窄、集中,因此是高强度光源。

  激光(受激辐射光放大)是一种人造光辐射源,它发射相干光子束,因为该源在频率、波长和功率方面是稳定的。与普通光源(例如灯泡)发出的光不同,激光主要是单色的,即只有一种特定波长(颜色)。

  当我们谈论高度单色激光器时,我们认为光束线宽非常窄。可以将这些激光器特别用于激光光谱或与光纤通信中的光纤耦合等应用。看看其他类型的光源:非相干光源(灯泡、LED、星星)。这些光源通过向各个方向自发发射产生辐射,波长分布广泛且单个光子之间没有相互关系。自发辐射是一个随机过程。另一方面,激光使用受激发射,产生具有相同特性的光子(所有光子都以相同的波长和方向移动)。

  固态激光器(例如二极管泵浦 YAG 激光器)的测量线宽小于 1 kHz。这不是底线。事实上,小于 1Hz 的线宽也可以通过抑制外部噪声影响来实现。窄线宽激光器用于全息术、频率计量学和光探测与测距 (LIDAR)。激光束是高度相干的,这意味着电磁波彼此处于同一相位并沿同一方向传播。通过同相电磁波的叠加,可以获得高强度和方向性的激光束。这种高度定向的光束可以聚焦在一个非常尖锐的点上,这是普通光无法做到的。然而,真正的激光并不是纯粹定向的,因为某些传播效应会扭曲激光束,尤其是当它与非线性介质相互作用时。当传播激光束时,它会随着距离变宽。为了获得足够的光束尺寸和方向性,还需要使用透镜和反射镜精确控制、测量和引导激光束。

  三、激光的特性

  通过激光获得的人造光的特定属性有利于通过方便的单波长相干源将数据传输数百英里,每秒高达太比特。如今,可以通过自由空间光学技术用激光束以许多 Gbit/s 的数据速率在中等距离上传输数据。

  激光也已成为一种重要的研究仪器,并在许多领域得到应用,如视力矫正、太空天文图像的锐化、DNA分子检测以及通过原子激光聚变获得纯能量等。