基于惠更斯—菲涅耳原理激光傳輸特性的空間相干性分析

趙承良 盧興園 李成金

(蘇州大學物理科學與技術學院,江蘇 蘇州 215006)

光波的空間相干性和時間相干性問題是大學物理教學過程中的教學難點,不僅需要教師具有一定的激光方面的專業知識,而且也難以找到一種較為直觀的方法讓學生能夠理解并接受．本文選取高斯謝爾模光束作為部分相干光的理論模型,通過獲得高斯謝爾模光束通過楊氏雙縫后的解析表達式,調控入射光束的相干寬度來直觀地分析激光束的相干性對干涉條紋的變化情況,不僅可以加深學生對光波空間相干性和時間相干性的認識,也可以直觀的分析入射部分相干光的相干寬度、縫間距和縫寬對干涉條紋的影響,并學會運用反稱度的方法來判斷相干寬度的大小．

1 高斯謝爾模光束通過楊氏雙縫的傳輸分析

從某種意義上講,自然界存在的所有光源都是部分相干的,理想的相干光和完全非相干光都不存在．首先光源的頻率不可能是完全單頻,其次光源在傳播過程中都存在不穩定因素,從而直接影響空間和時間相干性．即使對于單色性很高的激光,嚴格意義上講也是部分相干的．由于部分相干光的傳輸特性與嚴格的相干光的傳輸規律有本質區別,所以利用部分相干光理論來研究部分相干激光傳輸變換特性顯得十分必要．[1]近年來,關于完全相干和部分相干光作為光源對通過楊氏雙縫的干涉條紋進行了研究,[2-6]但是利用部分相干……