激光相干性的研究及实验测量
大物实验4——激光实验
激光专业实验（四） 精密位移量的激光干涉测量方法一、实验目的：1、了解激光干涉测量的原理2、掌握微米及亚微米量级位移量的激光干涉测量方法3、了解激光干涉测量方法的优点和应用场合 二、实验原理本实验采用泰曼－格林（Twyman-Green ）干涉系统，T －G 干涉系统是著名的迈克尔逊白光干涉仪的简化。
用激光为光源，可获得清晰、明亮的干涉条纹，其原理如图1所示。
图1 T －G 干涉系统激光通过扩束准直系统L 1提供入射的平面波（平行光束）。
设光轴方向为Z 轴，则此平面波可用下式表示： i k z Ae Z U =)( (1)式中A −−平面波的振幅，λπ2=k 为波数，λ−−激光波长此平面波经半反射镜BS 分为二束，一束经参考镜M 1，反射后成为参考光束，其复振幅U R 用下式表示)(R R z R R e A U φ⋅=(2)式中A R −−参考光束的振幅，φR （z R ）−−参考光束的位相，它由参考光程z R 决定。
另一束为透射光，经测量镜M 2反射，其复振幅U t ，用下式表示： )(t t z i t t e A U φ⋅=(3)式中A t −−测量光束的振幅，φt （z t ）−−测量光束的位相，它由测量光程Z t 决定。
此二束光在BS 上相遇，由于激光的相干性，因而产生干涉条纹。
干涉条纹的光强I(x,y)由下式决定*⋅=U U y x I ),( (4)式中***+=+=t Rt R U U U U U U ,，而U*，U R *，U t *为U ，U R ，U t 的共轭波。
当反射镜M 1与M 2彼此间有一交角2θ，并将式(2)，式(3)代入式(4)，且当θ较小，即sin θ≅θ时，经简化可求得干涉条纹的光强为：)2c o s1(2),(0θkl I y x I += (5) 式中I 0−−激光光强，l −−光程差，t R z z l -=。
式(5)说明干涉条纹由光程差l 及θ来调制。
光的干涉与相干性分析
光的干涉与相干性分析光的干涉是光学中一个重要而又神奇的现象，通过光的干涉实验可以揭示光的波动性质以及光的相干性。
干涉实验是通过将来自同一光源的两束光线重叠在一起，观察它们相互干涉的现象来进行的。
一、干涉现象的解释在光的干涉实验中，我们经常会用到干涉条纹。
当两束相干光线重叠时，根据叠加原理可知，在干涉条纹上光的亮度会发生变化。
这是由于光波的叠加和干涉导致的，对于构成干涉条纹的两束光来说，当它们达到相干条件时，即频率和波长相同、相位差恒定时，它们会相互加强或抵消，从而形成亮暗相间的条纹。
二、相干性的评价在光的干涉实验中，相干性是一个关键的概念。
相干性描述了两束波动的频率和相位之间的关系。
相干光是指两束波动的频率和相位相近的光线，它们的干涉现象会产生明显的干涉条纹。
反之，如果两束波动的频率和相位有明显差异，它们的干涉现象会变得不明显或根本不存在。
相干性可以通过相干时间和相干长度来评价。
相干时间是指两束波动的相位差在一个时间范围内保持恒定的时间长度。
相干长度是指两束波动的相位差在某一距离范围内保持恒定的长度。
在实际应用中，我们常常使用干涉仪器如干涉滤光片、干涉准直器等来评价光线的相干性，通过测量干涉条纹的清晰程度和可见范围来判断两束波动是否相干。
三、干涉的应用光的干涉现象在科学研究和实际应用中有着广泛的应用。
最典型的应用就是干涉测量。
通过测量干涉条纹的位置变化或行程差，可以获得物体的形状、厚度、折射率等信息。
例如，干涉仪在工业界的精密测量和全息术、干涉比色法在化学分析中的应用等，都是光的干涉原理应用的例子。
干涉还被广泛应用于光学薄膜的设计和制备中。
由于干涉条纹的特殊性质，我们可以通过调整光波的相位差来控制和改变反射和透射光的强度和颜色。
这为光学器件的设计和制造提供了新的思路和方法。
此外，干涉还在光学成像和光学信号处理等领域拥有广泛的应用。
例如，在光学干涉显微镜中，通过观察干涉条纹的微小变化可以得到高分辨率的图像，从而实现显微观察。
激光的原理及应用实验报告
激光的原理及应用实验报告1. 引言激光（Laser）是一种著名的光源，具有高度的单色性、高亮度和直射性等特点，因此在众多领域有着广泛的应用。
本实验旨在研究激光的原理，并通过实际应用实验来进一步了解激光在医学、通信等领域中的应用。
2. 激光的原理激光的原理基于受激辐射（Stimulated Emission）和激光放大原理（Laser Amplification）。
2.1 受激辐射受激辐射是指当一个原子（或分子）处于激发态时，有一个外来辐射的光子与该原子（或分子）相互作用，从而使原子（或分子）跃迁到较低能级，并将辐射出一个和激发光子具有相同能量、频率、相位和传播方向的光子。
2.2 激光放大原理激光放大原理是指通过将入射光在放大介质中多次来回反射，从而使光强度不断增加，达到激光输出的过程。
3. 实验方法3.1 实验仪器和材料•激光生成器•反射镜•透射镜•激光干涉仪•激光接收器3.2 实验步骤1.将激光生成器放置于实验平台上，并根据实验需求调节激光器的输出功率和频率。
2.使用反射镜和透射镜等光学元件，将激光束调整为所需尺寸和光路。
3.将调整后的激光束通过激光干涉仪进行干涉检测。
4.使用激光接收器测量激光的功率和频率。
4. 实验结果与讨论4.1 实验结果通过实验，我们测得了激光的功率和频率，并观察到了激光干涉仪的干涉图样。
4.2 讨论根据实验结果，我们可以验证激光的单色性和相干性。
同时，实验还可以进一步验证激光的直射性和高亮度。
5. 激光的应用激光作为一种特殊的光源，在众多领域中有广泛的应用。
5.1 医学应用•激光医学：激光可用于手术、治疗和诊断等医学应用。
•激光眼科学：激光被广泛应用于近视矫正、白内障手术等眼科治疗中。
5.2 通信应用激光在通信领域中应用广泛： - 光纤通信：激光可用于传输信号和增强光纤通信的传输距离和传输速率。
- 激光雷达：激光雷达可用于测距、速度计量和环境感知等应用。
5.3 其他领域的应用除了医学和通信领域，激光还在其他领域有重要应用： - 工业加工：激光可用于切割、焊接、打孔等工艺的精密加工。
激光_光学实验报告
一、实验目的1. 熟悉激光的基本原理和应用。
2. 掌握激光器的基本结构和工作原理。
3. 学习使用激光器进行光学实验，观察激光的传播、干涉、衍射等现象。
4. 提高实验操作技能和数据分析能力。
二、实验原理1. 激光原理：激光是一种相干光，具有单色性好、方向性好、亮度高等特点。
激光的产生基于受激辐射原理，即当高能粒子（如电子）跃迁到高能级时，受到特定频率的光子激发，产生相同频率的光子，从而实现光的放大。
2. 激光器基本结构：激光器主要由增益介质、光学谐振腔和激励能源组成。
增益介质提供受激辐射的粒子，光学谐振腔形成驻波，放大受激辐射的光子，激励能源提供粒子跃迁所需的能量。
三、实验仪器与设备1. 实验仪器：激光器、光具座、分光计、干涉仪、衍射光栅、法布里-珀罗干涉仪等。
2. 实验设备：电源、计算机、数据采集卡等。
四、实验内容与步骤1. 激光器基本特性实验（1）观察激光束的传播：将激光器放置在光具座上，调整激光器使其发出的激光束垂直于光具座，观察激光束在空气中的传播情况，记录激光束的传播路径和形状。
（2）测量激光束的功率：使用激光功率计测量激光束的功率，记录数据。
2. 激光的干涉现象实验（1）双缝干涉实验：搭建双缝干涉实验装置，调整双缝间距和光源位置，观察干涉条纹，记录干涉条纹的形状和间距。
（2）白光干涉实验：将白光通过狭缝，形成单缝衍射图样，观察干涉条纹，记录干涉条纹的形状和间距。
3. 激光的衍射现象实验（1）单缝衍射实验：搭建单缝衍射实验装置，调整单缝宽度，观察衍射图样，记录衍射图样的形状和宽度。
（2）光栅衍射实验：搭建光栅衍射实验装置，调整光栅常数，观察衍射图样，记录衍射图样的形状和宽度。
4. 法布里-珀罗干涉仪实验（1）观察法布里-珀罗干涉仪的原理：搭建法布里-珀罗干涉仪实验装置，调整干涉仪，观察干涉条纹，记录干涉条纹的形状和间距。
（2）测量干涉仪的腔长：通过调整干涉仪的腔长，观察干涉条纹的变化，记录腔长与干涉条纹间距的关系。
激光干涉原理
激光干涉原理激光干涉是利用激光的相干性进行测量和实验的一种重要方法。
激光干涉原理是基于光的干涉现象，通过将激光光束分为两部分，然后使它们在空间中交叉叠加产生干涉图样，从而获得所需的信息。
激光干涉的基本原理可以用两束光的干涉来解释。
首先，我们需要了解光的干涉现象。
干涉是光的两束或多束波相互叠加形成的现象。
当两束光波相遇时，根据光波的波动性质，它们会产生相干干涉。
干涉的结果取决于两束光波之间的相位差。
激光干涉实验中，我们通常使用的是分束器。
分束器是一种光学元件，可以将激光光束分为两束。
其中一束作为参考光束，直接到达干涉屏或检测器，另一束通过样品或待测物体后再到达干涉屏或检测器。
当两束光波相遇时，它们会产生干涉现象。
在干涉屏或检测器上观察到的干涉图样可以提供很多有用的信息。
其中最常见的是干涉条纹。
干涉条纹是一种由光的干涉现象形成的明暗相间的条纹图案。
干涉条纹的形状和间距可以反映出被测物体的形态、表面形貌、折射率等信息。
激光干涉还可以用于测量物体的位移、形变等参数。
当物体发生位移或形变时，干涉图样也会发生变化。
通过分析干涉图样的变化，可以计算出物体的位移或形变量。
激光干涉在工程和科学研究中有着广泛的应用。
例如，在精密测量领域，激光干涉被用于测量微小的位移、形变和振动等参数。
在光学制造中，可以利用激光干涉来检测光学元件的形状和表面质量。
在材料科学中，激光干涉可以用于研究材料的力学性质和变形行为。
激光干涉的精度和灵敏度取决于激光的相干性。
相干性是指光波的相位和振幅在时间和空间上的稳定性。
激光具有非常高的相干性，因此可以产生清晰的干涉图样。
此外，激光的单色性和方向性也有助于提高干涉实验的精度和可靠性。
激光干涉原理是利用激光的相干性和干涉现象进行测量和实验的一种重要方法。
通过将激光光束分为两束，然后使它们在空间中交叉叠加产生干涉图样，可以获得所需的信息。
激光干涉在精密测量、光学制造、材料科学等领域有着广泛的应用。
物理实验技术中的光学相干性测量与调节方法
物理实验技术中的光学相干性测量与调节方法引言：在物理实验中，光学相干性测量与调节方法是一项重要的技术。
光学相干性是指光波传播时的相位关系，了解和控制光学相干性可以帮助我们更好地研究光的性质和应用。
本文将介绍一些常用的光学相干性测量与调节方法，以及它们在物理实验中的应用。
一、光学相干性测量方法1. 干涉仪法干涉仪法是一种常用的光学相干性测量方法。
它利用两束相干光的叠加干涉现象来测量光学相干性。
常见的干涉仪有迈克尔逊干涉仪和弗洛克干涉仪。
通过调节干涉仪的光程差，可以获得不同的干涉图样，从而测量光的相干性。
2. 自相关法自相关法是一种直接测量光波波长和相干时间的方法。
它利用光波的自相似性来进行测量。
通过将光信号与自身延时干涉，可以得到光波的自相关函数，然后通过傅里叶变换可以得到光波的频谱特性。
二、光学相干性调节方法1. 相位调制法相位调制法是一种常用的光学相干性调节方法。
它通过改变光波的相位来调节光学相干性。
常见的相位调制方法有电光调制和声光调制。
电光调制利用电场的变化来改变光波的相位，声光调制则利用声波的变化来改变光波的相位。
2. 波长选择法波长选择法是一种利用光学滤波器来调节光学相干性的方法。
通过选择特定波长的光波，可以增强或减弱光波的相干性。
常见的波长选择器有光栅和干涉滤波器。
通过调节波长选择器的参数，可以控制光波的相干性。
3. 空间滤波法空间滤波法是一种利用光学器件来调节光学相干性的方法。
常见的空间滤波器有夫琅禾费衍射器和透镜。
通过调节空间滤波器的参数，可以控制光波的横向相干性和纵向相干性。
三、光学相干性测量与调节方法的应用1. 光学相干性测量与调节在光学通信中的应用光学通信是利用光波进行信息传输的技术。
光学相干性测量与调节方法可以帮助优化光传输系统的性能。
例如，通过测量和调节光波的相干性，可以减少光波在传输过程中的衰减和失真，提高通信信号的质量和可靠性。
2. 光学相干性测量与调节在激光干涉测量中的应用激光干涉测量是一种常用的测量方法，它可以实现高精度的距离、位移和形状测量。
激光的相干性
激光的相干性着重研究和研发的激光技术，使用的是激光的相干性。
这里将从实际应用的相关原理出发，来阐述激光相干性的特征及其应用。
激光相干性是指，一个脉冲激光的光子的波长和幅度不会衰减，能够在空间和时间上保持相一致，这样就可以建立出一定规律的相干性状态。
通常激光器可以产生相干性状态，可以用来衡量激光束的相干性程度。
激光相干性可以用几个间接度量技术来分析，它们是相位相关性、光形像中心度量、谱宽度等。
激光相干性受到大量衰减因素的影响，如光束扩散、衍射和劈裂等，如果想要获得更高质量的激光束，就需要确保其相干性。
因此，激光相干性的应用主要是用来降低衰减因素的影响，获得更好的激光束质量，从而实现更好的测量精度、获得更强的集束机械能力等。
激光相干性在光学设计中也有重要的作用，比如普通的激光器可以运用激光器的相干性变大，使得集束能够达到更高的直径尺寸，从而提高激光器的功率分布。
这也是正确使用激光束来获得精度要求的依据。
此外，激光相干性还可以有效地用于激光切割、定位以及量测应用中，以提高激光束的精度。
经过相干性的施展，激光光束的聚焦点不仅增大，而且可以大大提高切割功率，进一步提高切割速度及精度，大大减小热影响范围。
激光相干性在实际应用中可以发挥极大的优势，从而极大地改善激光束的质量。
它可以用来提高切割、定位和量测等操作的准确性，极大地改善激光设备的性能。
也可以用来提高激光设备的功率分布，并且可以最大限度地降低衰减因素的影响，从而提高激光设备的效果。
因此，激光相干性的研究将会有助于更大范围地发挥激光设备的优势，从而大大改善激光的应用效果。
激光原理设计实验报告
激光原理设计实验报告激光（Laser）是一种通过光的放大方式产生高度聚焦、单色、相干光束的装置。
激光的原理设计实验报告如下。
一、实验目的：1. 了解激光的原理和产生方式；2. 学习激光器件的结构和工作原理；3. 掌握激光器的基本性能测试方法。
二、实验器材与材料：1. He-Ne氦氖激光器；2. 实验室实验平台和支架；3. 条纹测量仪；4. 探测器。
三、实验原理：激光是由光子组成的一束光，其产生原理基于三个主要的过程：激发、放大和反射。
具体来说，激光器中的激光介质（如气体、固体或液体）会被外部能量的输入激发，并产生光子。
光子随后经过光学腔的多次反射，逐渐增强并获得高度同步、相干和单色性。
最终，激光束通过输出镜从激光器中发射出来。
四、实验步骤：1. 激活激光器并将其预热；2. 调整激光器的光路径，使光束通过实验平台上的条纹测量仪；3. 使用探测器测量激光束的光强。
五、实验结果与分析：通过实验，我们可以观察到激光束的明亮光点，在满足一定条件下，激光可以成为一条明亮的光线。
六、实验讨论：1. 讨论激光器的结构和工作原理；激光器一般由一个激光介质和一个光学腔组成。
激光介质可以是气体、固体或液体，而光学腔则由两个反射镜组成。
光学腔的一个反射镜是部分透明的，用于将部分光子耗尽，形成激光输出。
当激光器受到外部能量的激发时，激光介质的原子或分子会被激发到较高的能级，并随后通过受激辐射返回基态，产生光子。
光子在光学腔内进行多次反射，逐渐形成一束同步、相干和单色的激光束。
2. 讨论激光束的特性及其应用；激光束具有高度聚焦、单色性、相干性以及高能量密度的特性。
这些特性使得激光在多个领域有广泛的应用，包括激光加工、激光打标、激光医学治疗、激光测距等。
七、实验总结：本实验通过对激光的原理和产生方式的研究，了解了激光器件的结构和工作原理，掌握了激光器的基本性能测试方法。
激光的特性使其在科学研究和实际应用中具有重要的作用，本实验可作为深入学习激光原理的基础。
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激光相干性的研究及实验测量摘要：激光相干技术起源于上个世纪。
激光具备了一些普通光源所不具有的特殊性质，如高方向性、高亮度性、高单色性、高相干性。
本文以激光的高相干性为研究对象，通过对激光基本性质的研究和激光相干性的基本性质、基本概念、以及激光相干性实验测量来展开讨论研究的。
通常我们可以将激光进行扩束，然后将其应用到迈克尔干涉仪上从而来达到观测干涉条纹从而对激光的相干性进行实验研究。
关键词：激光；相干性；扩束：迈克尔干涉仪目录1 引言 (1)1.1 激光相干性研究目的和意义 (1)1.2 激光相干性研究的现状 (1)2 激光基本原理 (1)2.1 激光产生的基理 (1)2.2 激光产生的条件 (3)2.3 激光产生的原理 (4)3 激光相干性的描述 (4)3.1 激光时间相干性 (4)3.2 激光空间相干性 (5)3.3 激光的相干光强 (5)4 激光相干性的实验研究 (6)4.1 迈克尔逊干涉仪 (6)4.2 使用扩束玻璃做激光相干性实验 (6)4.3 其它仪器的激光相干性实验 (8)5 小结 (8)参考文献： (8)致谢： (9)1 引言1.1 激光相干性研究目的和意义激光具有一些普通光源所不具备的性质，比如高方向性、高亮度性、高单色性，高相干性等等，其实可以将激光的这种特性简单的概括为激光是一种高度简并的光子。
本文主要对激光的相干性做出研究，具体包括时间相干性、空间相干性、相干光强。
在这些研究中激光相干性是最主要的研究对象，通过对激光相干性的研究我们就可以更加直观的理解和掌握激光的这些特殊性质，从而达到更好的应用激光相干性技术的目的。
1.2 激光相干性研究的现状在过去的将近一个世纪的时间内，激光相干技术正在迈着稳健的步伐前行着，这是一部宏大的科学发展史。
20世纪40年代，来自前苏联的巴索夫和来自美国的汤斯首次实现了MASER 。
20世纪50年代汤斯开创新思路用开放式光学谐振替代了旧有的封闭振腔谐。
激光产业是人类科学技术的创新与发展，事实上在现实生活中激光以及激光相干技术已经发挥了越来越大的作用，比如防伪、通讯、医学、检验、印刷、军事、全息拍照等等。
走在世界激光前列的国家主要有美国、日本、德国等，如今的我国也激光方面的发展也取得了重大的突破，正在逐步迈入了激光大国的行列。
放眼未来，激光及激光相干技术既具备了广阔的发展空间，又充满了巨大的机遇和挑战。
2 激光基本原理2.1 激光产生的基理当原子、离子、分子等受到一定频率的能量激发时会产生的一种特殊的光，这种光具有不发散和高相干的性质，这种光被称作激光。
爱因斯坦曾指出：光与物质相互作用包含三种情况：一、自发辐射，二、受激辐射，三、受激吸收。
假设原子只有两个能级，那么在原子中发生能级跃迁时如图一所示有12E E h -=ν图一 能级跃迁图一、自发辐射 自发辐射是和辐射场无关的，它指处于高能级2E 状态的原子会自发的向低能级1E 状态级跃迁，并且每次跃迁过程中都会有一个能量为hv 的光子被发射出，这种辐射被称为自发辐射。
跃迁过程如图二所示。
图二 自发辐射跃迁图单位时间、单位体积，从能级2E 向能级1E 能级跃迁过程中的原子总数目与处在2E 能级上的原子数目2N 成正比，用公式表达为:2-N a dtdN 212= （1） 公式（1）中的21a 为自发辐射系数。
二、受激辐射同样，在辐射场的作用下，当激励光的频率满足波尔条件时处于高能级的原子会向低能级跃迁，并且跃迁过程中都会有一个能量为hv 的光子被发射出，这种辐射被称为受激辐射。
跃迁过程如图三所示。
图三 受激辐射跃迁图单位时间、单位体积，从能级2E 向能级1E 能级跃迁过程中的原子总数目和处在2E 能级上的原子数目2N 成正比，同时原子总数目还和频率为v 的激励光的能量密度()νρ成正比，用公式表示为（2） 公式（2）中的21b 为受激辐射系数。
三、受激吸收同样，在辐射场的作用下，处于低能级状态的原子可以吸收一个能量为hv 的光子同时原()2212N b dtdN νρ=-子时会跃迁到一个高能级的状态，这种情况被称为受激吸收。
跃迁过程如图四所示。
图四 受激吸收跃迁图单位时间、单位体积，当原子吸收能量从低能级1E 向高能级2E 能级跃迁过程中的原子总数目和处在1E 能级上的原子数目1N 成正比，同时原子总数目还和频率为v 的激励光的能量密度()νρ成正比，用公式表示为()1121N b dtdN νρ=- （3） 式（3）中的12b 表示受激吸收过程中的受激吸收系数。
4.爱因斯坦关系⎪⎩⎪⎨⎧===υυπυh n c h b a f b f b 3321212211128 （4） 公式（4）就是爱因斯坦关系，它科学的解释了电子学载波技术应用在低频段成功的原因和应用在光频段失败的原因，从而为激光器的发明奠定了理论基础。
2.2 激光产生的条件一、粒子数反转在热平衡状态下的黑体腔内的物质在各个能级上的粒子数密度全部遵从玻尔兹曼统计分布。
用公式表示为（5） 热平衡的状态下的高能级上原子数密度通常是小雨低能级上原子数密度的，可用公式表示为12112<f n f n （即1122f n f n <，如21f f =，则21n n >）。
在光频段，要实现12112>f n f n （即21n n <），就必须使物质打破热平衡进入非热平衡状态。
这就是粒子数反转的条件。
这样当光通过非热平衡状态下的物质时受激辐射就会远远大于受激吸收过程，这就是激光产生的物理基础。
)ex p()ex p(12121212T k h f f T k E E f f n n B B υ-=-=-二、F-P 开腔开腔就是指去掉闭腔的大部分腔壁，只保留面对的两个反射镜构成光腔。
这样做的目的是让沿轴线反射的光波起振，去除其它光波产生的影响。
用两块平行的反射镜就可以构成最简单的理想光学谐振腔，一块镜面镀高反射材料对激光进行全反射，另一块镀半反半透材料对激光进行透射。
2.3 激光产生的原理通过上述讲解可知，要想产生激光，粒子数反转和F-P 开腔是必不可少的两个相互独立的条件，如果我们将这二者加以结合（即将反转介质放入F-P 开腔），这样便构成了最基本的激光器构型。
把激光介质放入光学谐振腔，再为其配备泵浦系统这样就就构成了激光器，如图五。
工作原理：通过泵浦系统可以将激光介质变为增益介质，增益介质可以实现粒子数反转，从而产生光放大。
在轴线方向上，光学谐振腔可以选择需要频率的光对其进行放大，相对将其它光波抑制，在光学谐振腔中轴向光波来回传播从而形成强激光束，强激光束就可以通过半反半透镜面输出腔外。
工作在自激振荡的状态的放大器可以确保在激光器中存在稳定的激光，在光学谐振腔中使用镜面的反射率小于1的半反半透镜面可以使激光器保持稳定的激光输出。
激光束 图五 激光器的基本结构3 激光相干性的描述3.1 激光时间相干性时间相干性讲的是在同一地点的不同时刻光之间的相干程度，用其相干时间来度量时间相干性。
我们可以通过光源的光谱宽度和光源中心频率的比值来表示激光的单色性。
激光的时间相干性和激光的单色性是密切相关的，激光的相干时间激光的相干时间为c τ和υ∆是成反比例关系的，用公式表示为 ，即激光的单色性越高，则相干时间越长。
和普通的光源比，激光的∆υ是很小的，所以可知，激光具有高度相干性。
激光的单色性好坏是由激光器的纵模结构、模式的频带宽度和频率稳定性共同决定的。
υτ∆=1c但是在实际情况中，振动、温度、激励、气流等都会使影响到光学谐振腔的频率。
实验表明，激光的单色性和激光器的类型密切相关。
由差到好依次为半导体激光器，固体激光器，气体激光器。
3.2 激光空间相干性空间相干性讲的是在不同一地点的同一时刻光之间的相干程度，用其相干体积来度量空间相干性。
相干体积可以相应的用如下公式表示：（6）通常用空间指向性来描述激光的的空间方向性，激光空间指向性好坏可以用激光光束发散角的大小来表示。
普通光源几乎没有空间指向性，然而受激辐射的集中性却使的从激光器输出的激光束几乎是零发散角的（即，具有良好的指向性）。
激光的指向性和激光的空间相干性是密切相关的。
激光的空间相干性是由横模结构决定的。
当激光为单横模结构时，激光的光波场在同一模式内就会具有空间相干性，单横模本身又具有很好的空间指向性。
这就意味着激光的方向性越好，空间相干性就越好，即激光是高度相干的。
实验表明，激光的方向性和激光器的类型密切相关，由差到好依次为半导体激光器，固体激光器，He-Ne 激光器，气体激光器。
3.3 激光的相干光强激光本身具有很高的光子简并度这是因为它的能量可以集中在少数模式中，激光的这一性质是普通光源所不具备的，我们将激光的这一特点称之为高亮度（强相干光）。
光源的单色亮度可以定义为：在单位立体角、单位频带宽度、单位截面内激光器发射的光频率的数值。
用公式表达为(7)对于基横模单模激光器，(7)式可以写为(8) P 为激光束的功率，A 激光束的截面积，0θ是远场发散角，激光线宽'21R s πτν=∆（'Rτ是由增益决定的有源腔中光子的寿命）。
由于激光是完全相干的，它的发散角和截面积满足220λθ=A 。
若假设在单位时间内激光器从该模式输出的光子数是νh P ，且考虑到在时间'R τ内这些光子可以全部输出，则可以得到在这一模式中光子的总数为s R h P h P n υυπυτ∆==-2' （9） ()∆Ω∆∆∆=υυs P B 2)(20πθυυs A PB ∆=由式（7）（8）（9）可得 n h B 22λνν= （10）综上，光子的简并度和光源的单色亮度是成正比的，正是因为激光具有良好的方向性和单色性才使得激光具有极高的单色亮度和光子简并度。
4 激光相干性的实验研究4.1 迈克尔逊干涉仪迈克尔逊干涉仪的原理图如图六，光路图如图七。
图六 迈克尔逊干涉仪原理图 图七 迈克尔逊干涉仪光路图图六中1G 和2G 是两块完全相同的玻璃板。
1G 作为分光板，在它的背面镀有半透半反的物质。
2G 作为补偿板，它的目的是让光线Ⅰ和Ⅱ穿过玻璃板的次数相同, 以免它们所经过的路程不等而引起较大的光程差（光束Ⅰ和Ⅱ穿过玻璃板的次数是不相同的，光束Ⅰ穿过了三次玻璃板，光束Ⅱ穿过一次玻璃板，这样会导致二者光程差的变化。
补偿板2G 的引入对1G 的光光程做了补偿，从而消除了光程差）。
1M 与2M 是两块完全相同的平面镜。
固定2M , 1M 可做微小方向调整。
1G 、2G 与1M 、2M 成45度角。
工作原理：光源S 发出的光, 射到1G 后，一部分发生反射，射向1M ，被1M 反射后, 穿过1G 向E 处传播；另一部分透过2G 向2M 传播,被2M 反射后再次穿过2G , 被1G 反射向E 处传播。