Tiempo coherente

La medida de la coherencia temporal es el tiempo necesario para caracterizar una atenuación significativa de la coherencia. El tiempo coherente puede representar cuantitativamente la coherencia temporal de la luz. En la teoría de la coherencia, el tiempo de coherencia se define como el tiempo requerido para la desintegración de la ecuación de coherencia de campo. Para un campo óptico estable (con propiedades estadísticas estables), la coherencia de la coherencia temporal se define como:

Donde E (t) es el campo eléctrico en una determinada ubicación. En ese momento, =0, la coherencia era 1, y disminuyó monotónicamente con el aumento del retraso en el tiempo. Para cualquier forma de ecuación de coherencia, el tiempo de coherencia puede definirse como:

Cuando el índice de coherencia se descompone (lo que ocurre cuando el láser solo se ve afectado por el ruido cuántico), el tiempo de coherencia es igual al tiempo de descomposición exponencial. Conocer el tiempo de coherencia es crucial cuando se conoce la forma de la ecuación de coherencia (o espectro de Fourier). Sin embargo, conocer solo el tiempo de coherencia (o ancho de línea) no puede dar todas las propiedades de coherencia. El tiempo de coherencia está estrechamente relacionado con el ancho de línea de radiación, que es el ancho del espectro. En el caso de la decadencia exponencial coherente como se describió anteriormente, el espectro es de tipo Lorentziano, con un ancho de línea de (ancho completo a la mitad máximo): Los factores constantes en la ecuación son diferentes para ecuaciones coherentes de diferentes formas (por ejemplo, el tipo gaussiano es el doble de grande). Por otro lado, conocer el ancho de línea puede estimar el tiempo de coherencia, pero la relación de conversión entre los dos depende de la forma espectral. Si el espectro de ruido de frecuencia no es plano, pero aumenta muy alto en el rango de frecuencia de ruido pequeño, entonces incluso cuando el retraso de tiempo es mayor que la recíproca del ancho de línea, la coherencia no es cero; Esto es muy importante en la medición del ancho de línea autoheterodino. El método comúnmente utilizado para cuantificar la coherencia temporal no es mediante el uso del tiempo de coherencia, sino mediante el uso de la longitud de coherencia, que es el producto del tiempo de coherencia y la velocidad de la luz en el vacío. El láser típicamente tiene un tiempo de coherencia largo, especialmente para láseres de estado sólido de una sola frecuencia, que pueden alcanzar varios milisegundos. Se requiere un largo tiempo de coherencia en muchas aplicaciones (ver coherencia).