太陽、星星和火是普通光源的天然來源。我們將人眼接收到的光識別為白色,無論是燈的光還是太陽光。然而,我們并沒有注意到產(chǎn)生白色的光譜,除非是通過棱鏡將光分解成不同的成分。下面一起來看看激光與普通光源有什么差別呢?激光有什么特性?
一、普通燈
普通光源主要發(fā)射多色光,它們的發(fā)射是空間性的。普通光源隨機地向四面八方發(fā)出許多光線。普通光由不同波長的光線混合而成,其中每個波長對應于眼睛所記錄的一種顏色。
二、激光與普通光區(qū)別
激光是:
單色 - 它只包含一個特定的波長,因此只有一種顏色。
相干 - 所有光子的運動都是協(xié)調(diào)的。
定向 - 激光束非常窄、集中,因此是高強度光源。
激光(受激輻射光放大)是一種人造光輻射源,它發(fā)射相干光子束,因為該源在頻率、波長和功率方面是穩(wěn)定的。與普通光源(例如燈泡)發(fā)出的光不同,激光主要是單色的,即只有一種特定波長(顏色)。
當我們談論高度單色激光器時,我們認為光束線寬非常窄。可以將這些激光器特別用于激光光譜或與光纖通信中的光纖耦合等應用??纯雌渌愋偷墓庠矗悍窍喔晒庠?燈泡、LED、星星)。這些光源通過向各個方向自發(fā)發(fā)射產(chǎn)生輻射,波長分布廣泛且單個光子之間沒有相互關系。自發(fā)輻射是一個隨機過程。另一方面,激光使用受激發(fā)射,產(chǎn)生具有相同特性的光子(所有光子都以相同的波長和方向移動)。
固態(tài)激光器(例如二極管泵浦 YAG 激光器)的測量線寬小于 1 kHz。這不是底線。事實上,小于 1Hz 的線寬也可以通過抑制外部噪聲影響來實現(xiàn)。窄線寬激光器用于全息術、頻率計量學和光探測與測距 (LIDAR)。激光束是高度相干的,這意味著電磁波彼此處于同一相位并沿同一方向傳播。通過同相電磁波的疊加,可以獲得高強度和方向性的激光束。這種高度定向的光束可以聚焦在一個非常尖銳的點上,這是普通光無法做到的。然而,真正的激光并不是純粹定向的,因為某些傳播效應會扭曲激光束,尤其是當它與非線性介質(zhì)相互作用時。當傳播激光束時,它會隨著距離變寬。為了獲得足夠的光束尺寸和方向性,還需要使用透鏡和反射鏡精確控制、測量和引導激光束。
三、激光的特性
通過激光獲得的人造光的特定屬性有利于通過方便的單波長相干源將數(shù)據(jù)傳輸數(shù)百英里,每秒高達太比特。如今,可以通過自由空間光學技術用激光束以許多 Gbit/s 的數(shù)據(jù)速率在中等距離上傳輸數(shù)據(jù)。
激光也已成為一種重要的研究儀器,并在許多領域得到應用,如視力矯正、太空天文圖像的銳化、DNA分子檢測以及通過原子激光聚變獲得純能量等。