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38 KAPITEL 2. PRINZIP DES LASERS
2.5.2 Zeitliche Kohärenz
Die zeitliche Kohärenz eines Lichtstrahls ist die direkte Folge seiner Linienbreite. Betrachten
wir zwei Anteile mit den Kreisfrequenzen 6 ω1 und ω2 (Abbildung 2.12(a) und (b)). Starten
die Wellen in Phase, so laufen die Bäuche langsam auseinander und nach einer gewissen Zeit
interferieren sie destruktiv, da die eine Welle gerade ihr Minimum durchläuft, wenn die andere
ihren Maximalwert annimmt. Bei einer konventionellen Quelle beträgt die Kohärenzzeit τC
weniger als eine ns und somit ist die zugehörige Kohärenzlänge lC = cτc nur wenige cm.
Bei Dauerstrich oder Langpuls-Lasern hingegen ist τC typischerweise in der Größenordnung
von µs und folglich die Kohärenzlänge einige 100 m. Dies ist wichtig für interferometrische
Anwendungen und z.B. die Holograpie.
(a)
(b)
(c)
ω 1
ω 2 > ω
1
ω 2
τ C
Phasensprung
destruktive
Interferenz
Abbildung 2.12: Zeitliche Kohärenz ist beschränkt durch Unterschiede
in der Frequenz zweier interferierender Wellen (a) und (b), oder auch
durch Phasensprünge der Lichtwelle (c) nach einer Zeit τC
Ein weiterer Grund für eine verkürzte Kohärenzzeit können Phasensprünge der Lichtwelle sein.
Zwar muß das Signal nicht sinusförmig sein, im Prinzip genügt eine feste Phasenbeziehung und
somit eine strenge Periodizität. Kommt es aber zu Unterbrechungen des periodischen Signals
wie in Abbildung 2.12(c) durch den Phasensprung angedeutet, so geht in diesem Moment die
Kohärenz verloren.
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6 Die Kreisfrequenz ω ist definiert als 2πν, wobei ν die Frequenz des Lichts ist
t