Coherencia Espacial Temporal

Luz coherente

Se denomina luz coherente cuando está formada por ondas luminosas con fase coherente y que por tanto conservan una relación de fase constante. Es decir, cuando es conocido el valor instantáneo del campo eléctrico en uno de los puntos, es posible predecir el del otro. Existen dos manifestaciones claramente diferenciadas de coherencia: la coherencia temporal y la espacial. La coherencia es una de las propiedades particulares de la luz del láser. Surge del proceso de emisión estimulada que proporciona la amplificación. Puesto que un estímulo común arranca el proceso de emisión que proporciona la luz amplificada, los fotones emitidos están "acompasados" y tienen una definida relación de fase unos con otros. Esta coherencia se describe en términos de coherencia temporal y coherencia espacial, las cuales son importantes para la producción de la interferencia que se usan en los hologramas. La luz ordinaria no es coherente, porque se trata de átomos independientes que emiten en escalas de tiempo de alrededor de 10-8 segundos. Hay grado de coherencia en fuentes como la línea verde del mercurio y algunas otras útiles fuentes espectrales, pero su coherencia no se acercar a la de un láser.

Coherencia temporal

La coherencia temporal está relacionada con la correlación de la fase de energía de la onda en un determinado punto alcanzado por la misma en dos instantes de tiempo diferentes. Si consideramos el campo eléctrico en un punto en dos instantes distintos y se define el tiempo tiempo de coherencia como el máximo valor de para que la diferencia de fase entre el campo en ambos instantes permanece predecible. Cualquier fenómeno de interferencia con una fuente monocromática conduce a una modulación de la amplitud resultante en función de la longitud de onda. Para una fuente policromática, mezclar los colores consiste en mezclar periodos diferentes: la coherencia temporal de la señal da problemas. La coherencia temporal se puede medir con el interferómetro de Michelson, en el cual se divide el haz de referencia en dos haces que se hacen interferir entre sí. El elevado índice de coherencia temporal de los generadores LASER es explotado en diversas aplicaciones como medidas de distancias, velocidades, vibraciones, etc. Coherencia espacial

La coherencia espacial hace referencia a una relación de fase definida entre puntos distintos de una sección transversal de un haz luminoso. Para ilustrar este concepto consideremos 2 puntos y que se encuentran en la misma sección transversal del haz (superficie perpendicular a la dirección de propagación), y sean y los campos eléctricos en ambos puntos. Si la diferencia de fase entre los campos permanece constante en cualquier instante se dice que entre ambos puntos hay una coherencia espacial perfecta.

En general para un determinado punto ,los puntos ,para los cuales se cumple la condición de coherencia espacial, pertenecen a una área limitada en torno a llamada área de coherencia, por lo que se dice que el haz presenta coherencia espacial parcial. Para las fuentes luminosas convencionales el área de coherencia es del orden de 0.0001 mm², mientras que para el láser es del orden de 1 mm². La forma de detectar la coherencia espacial en un haz luminoso es mediante el experimento de Young. También va a influir en la divergencia del haz láser y por tanto va a estar relacionado con la direccionalidad; también afecta al tamaño del punto de focalización producido al atravesar el haz láser una lente. La coherencia espacial está oculta en los modos láser transversales. Cuando un láser opera en un modo transversal básico único (TEM00), tiene la máxima coherencia espacial.