1樓：匿名使用者
【雷射的特點】
（一）定向發光
普通光源是向四面八方發光。要讓發射的光朝乙個方向傳播，需要給光源裝上一定的聚光裝置，如汽車的車前燈和探照燈都是安裝有聚光作用的反光鏡，使輻射光匯集起來向乙個方向射出。雷射器發射的雷射，天生就是朝乙個方向射出，光束的發散度極小，大約只有0.
001弧度，接近平行。2023年，人類第一次使用雷射照射月球，地球離月球的距離約38萬公里，但雷射在月球表面的光斑不到兩公里。若以聚光效果很好，看似平行的探照燈光柱射向月球，按照其光斑直徑將覆蓋整個月球。
（二）亮度極高
在雷射發明前，人工光源中高壓脈衝氙燈的亮度最高，與太陽的亮度不相上下，而紅寶石雷射器的雷射亮度，能超過氙燈的幾百億倍。因為雷射的亮度極高，所以能夠照亮遠距離的物體。紅寶石雷射器發射的光束在月球上產生的照度約為0.
02勒克斯（光照度的單位），顏色鮮紅，雷射光斑明顯可見。若用功率最強的探照燈照射月球，產生的照度只有約一萬億分之一勒克斯，人眼根本無法察覺。雷射亮度極高的主要原因是定向發光。
大量光子集中在乙個極小的空間範圍**出，能量密度自然極高。
（三）顏色極純
光的顏色由光的波長（或頻率）決定。一定的波長對應一定的顏色。太陽光的波長分布範圍約在0.
76微公尺至0.4微公尺之間，對應的顏色從紅色到紫色共7種顏色，所以太陽光談不上單色性。發射單種顏色光的光源稱為單色光源，它發射的光波波長單一。
比如氪燈、氦燈、氖燈、氫燈等都是單色光源，只發射某一種顏色的光。單色光源的光波波長雖然單一，但仍有一定的分布範圍。如氪燈只發射紅光，單色性很好，被譽為單色性之冠，波長分布的範圍仍有0.
00001奈米，因此氪燈發出的紅光，若仔細辨認仍包含有幾十種紅色。由此可見，光輻射的波長分布區間越窄，單色性越好。
雷射器輸出的光，波長分布範圍非常窄，因此顏色極純。以輸出紅光的氦氖雷射器為例，其光的波長分布範圍可以窄到2×10-9奈米，是氪燈發射的紅光波長分布範圍的萬分之二。由此可見，雷射器的單色性遠遠超過任何一種單色光源。
（四）相干性好。雷射的頻率、振動方向、相位高度一致，使雷射光波在空間重疊時，重疊區的光強分布會出現穩定的強弱相間現象。這種現象叫做光的干涉，所以雷射是相干光。
而普通光源發出的光，其頻率、振動方向、相位不一致，稱為非相干光。
閃光時間可以極短。由於技術上的原因，普通光源的閃光時間不可能很短，照相用的閃光燈，閃光時間是千分之一秒左右。脈衝雷射的閃光時間很短，可達到6飛秒（1飛秒=10-15秒）。
閃光時間極短的光源在生產、科研和軍事方面都有重要的用途。
2樓：匿名使用者
雷射的相干性可分為：時間的相干性和空間的相干性具體如下：
和普通光一樣，雷射在時間相干性和空間相干性都比較好．
時間相干性與空間相干性
在第一章裡已講過了光的干涉，光源的相干性是乙個很重要的問題，所謂相干性，也就是指空間任意兩點光振動之間相互關聯的程度，
（圖9－26）
在圖9-26中，如果 和 兩點處的光振動之間的位相差是恆定的，那麼當 和 處的光振動向前傳播並在 點相遇時，這兩個振動之間的位相差當然也是恆定的，於是在 點將得到穩定的干涉條紋，這時，我們就稱 和 處的光振動為完全在聯的，也就是完全相干光，如果 ， 處的光振動之間的位相差是完全任意的，並隨時間作無規則的變化，那麼在 點相遇時，根本不能給出干涉條紋，這時我們稱 ， 處的光振動是完全沒有關聯的，也就是完全非相干光。
由於原子的發光不是無限制地持續的，每一次發光，有一定的壽命，因此它總是有乙個平均發光時間間隔，從干涉的角度來討論問題時，可以很明顯地看到，只有在同一光源同乙個發光時間間隔內發出的光，經過不同的光程後再在某點相遇時，才能給出干涉圖樣，所以我們把原子的平均發光時間間隔叫做相干時間，在這裡，把這乙個相干時間記為 ，如果光的速度為 則 表示在相干時間內光經過的路程，我們稱它為相干長度，記之為 ，於是有
= 在邁克耳孫干涉儀中，如圖1-19所示，引起干涉的兩束光為 和 ，這兩束光的光程差即為平面反射鏡 和 之間的空氣薄層的厚度，現在令這厚度為 ，只有當 時，才能清楚地看到干涉條紋，這時 和 這兩束光才是完全相干光，當 時， 和 這兩束光已經不是發光原子同一次發光中發出的了，它們之間已無恆定的位相差，因而干涉條紋非常模糊， 比 大得愈多，干涉條紋愈模糊，甚至完全不能見到，這時 和 是完全不相干光，在這個例子中，我們可以看到，雖然在處理問題時，還是考慮兩束光之間的光程差，但這個光程差是和相干時間聯絡著的，因此在邁克耳孫干涉儀中討論光的相干性問題，實質上講座的是光的時間相干性。
在§1-4楊氏實驗的裝置中可以看到，光源前放置一塊開有小孔s的光闌，在光闌的前面，再另外放置一塊開有兩個小孔 和 的光闌，只有這樣的裝置，才能使通過 和 ，則通過 和 後再出射的光不可能是相干光，這是因為普通光源本身發光表面上任意兩點之間是沒有空間相干性，因此可以用楊氏實驗來研究光源的空間相干性。
二、 普通光源的相干性
在普通光源中，受激輻射過程總是小於自發輻射過程，由於後者總是佔主導地位，因而普通光源所發射的光相干性是很差的，但是這並不是說絕對不能從普通光源中得到時間和空間相干性都很高的光，只要通過一定的方法，還是可能從普通光源中得到時間和空間相干性較好的光，例如，用單色儀分光後，通過狹縫所得到的光，它的單色性很好，因而它的時間相干性也很高，用楊氏實驗裝置來遮蔽大部分普通光源的發光表面，只留下乙個極小的開孔使光通過，這樣得到的光，它的空間相干性也可以是很高的，但是，使用這樣的辦法以取得相干性很好的光時，光強幾乎已減弱到實際上不能利用的程度。
三、雷射中的衍射損耗
如果把可見波段的雷射入射到光屏上，仔細觀察雷射光斑的光強分布，就會發現它是不均勻的，不同雷射器射出來的光斑中的光強分布也是各不相同的，這就是說，雷射在諧振腔內振盪的過程中，在光束橫截面上形成具有各種不同形式的穩定分布，稱為雷射束的橫向模式，簡稱橫模。
雷射束在橫截面上呈現各種光強的不同花樣的穩定分布而不呈現均勻光強的穩定分布，主要原因就是雷射器中有衍射現象，因為諧振腔兩端有兩塊反射鏡，它們的大小是有限的，鏡面除了對光波起反射作用外，鏡面的邊緣還起著光闌的作用，任何光束通過光闌時，都會引起衍射現象，因此，雷射束在反射鏡上反射旱，反射鏡也引起了衍射現象，每反射一次，就要產生一次圓孔衍射，假使有乙個平行平面腔，兩反射鏡之間距離為 ，衍射孔徑的直徑為 、間隔為 的光闌系列，光束在反射鏡面上每反射一次，就相當於通過光闌系列中的乙個光闌（圖9-27）。
(圖9－27)
假如有乙個平面波在腔內沿軸向傳播，在到達第乙個光闌時，光強分布為長方形，通過第乙個光闌後，光被衍射，這時光強分布就不再保持長方形，邊緣部分的光強減弱了，這樣依次經過一系列的光闌，由於衍射效慶而使光強分布不斷改變
(圖9－28)
（圖9-28），可以看到，當光束通過一系列光闌時，其振幅和位相的空間分布不可避免地逐次發生畸變，並於最後趨向一定的穩定分布狀態，只有在振幅和位相的空間分布達到穩定狀態的光波才是最後輸出的雷射，現在我們取雷射器的軸向人微言輕直角座標系的z軸，以諧振腔的中心點為原點，並在與主軸z垂直的平面上取 軸和 軸，我們用符號 來表示各種橫向模式，這裡 均為正整數，分別表示在 軸和 軸方向上光強為零的那些零點的序數，稱為模式序數，
(圖9－29)
圖9-29表示了橫模的光斑圖，從圖中可以看到，基模是光斑中間沒有光強為零的光斑，稱為 模； 模由表示在 方向有乙個光強為零的光斑； 模表示在 方向有乙個光強為零的光斑；以此類推，模式序數 越大，光斑圖形中光強為零的數目就越多， 稱為低次模式；其它的模式皆稱為高次模。（照相圖14）。
四、雷射的相干性
和普通光一樣，雷射在相干性和空間相干性，如前所述，原子發光時間 和所發光的頻率寬度 是成反比的[（9-26）式]，也就是說， 愈小， 就愈長，而對雷射器來說，它所發射的雷射的單色性是很好的，即雷射的 非常小比普通光的 要小得多，這樣就可以很自然地得到結論，雷射的相干時間 很大，即雷射的時間相干性是很好的。
那麼，雷射的空間相干性為什麼也很好呢？上面已經講了雷射器的衍射現象，正是由於這個衍射作用，使雷射在空間相干性提高了，現在來計算一下由於衍射而損耗的能量，
(圖9－30)
圖9-30中，雷射從直徑為 的小孔 射入，如沒有衍射，則能量集中在面積為 的小孔 中，現在因有衍射，能量不可能集中在 這塊面積上，即通過小孔邊緣的光必然向外擴充套件，對於圓孔衍射，第一極小值在 ，於是，因為衍射的緣故，能量分布的面積的增量為 （ 為腔長），衍射能量損耗的百分比為
式中n這菲涅耳數，定義 ，n愈大，衍射損耗愈小，所以菲涅耳數n是描述衍射損耗特性的乙個引數。
衍射使雷射的能量受到損失，但卻為雷射的空間相干性創造了條件，如開始時光波是空間不相干的，那麼由於衍射的結果，在多次來回反射後的衍射孔邊緣處，由於光的衍射擴散，不僅向外並且也向內發射光束，就是說，衍射孔使從光束截面上各點射出的光線互相混合，所以，在許多次衍射後，光束截面上乙個點的光，不再僅與原光束的一點有聯絡，而是和整個截面有聯絡，因此截面上各點是相關聯的，在這種情況下，就建立了光束的空間相干性，光波就成為空間相干的了。
衍射損耗除了與菲涅耳數n有關外，還與諧振腔的振盪模式有關，不同模式的衍射損耗是不同的，理論計算結果表明，高次模式比低次模式的衍射損耗大，這樣，對一定的諧振腔來說，有些模式還沒有達到閾值條件時，另一些模式已達到了閾值條件，也就是說，由於衍射損耗的緣故，諧振腔選擇了某一種模式，並使它最後穩定下來作為輸出雷射的模式，而許多其它模式則始終不能達到閾值條件，當然也就不能形成雪崩式的雷射輸出，輸出雷射的振盪的穩定模式，所謂穩定，是指光波的振幅和位相在空間的分布是不隨時間變化的（當然頻率也是確定的），因此，當雷射器以一定的振盪模式輸出雷射時，顯而易見，這種雷射具有很好的空間相干性。反之，如果沒有衍射，當然也就沒有對不同模式的不同的衍射損耗，就會有許多模式同時達到閾值條件，同時形成雷射輸出，那就不可能有光波的振幅和位相在空間分布的穩定性，當然就不具備好的空間相干性。