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部分相干光在光学实验中具有广泛的应用,例如在激光加工、成像和全息等领域。旋转毛玻璃或液晶空间光调制器(SLM)是常见的产生部分相干光的方法,其核心原理是通过调制光波的相位或振幅,降低光的空间相干性,从而控制横向相干长度。
横向相干长度(也称为相干宽度)描述的是光束在横向方向上保持相位相关性的距离,是衡量部分相干光相干特性的重要参数。它的计算通常基于光场的互相关函数或强度分布。在实验中,可以通过检测光束的干涉条纹对比度或远场强度分布来间接推导相干长度。
使用旋转毛玻璃时,其粗糙表面会散射入射光,形成随机的相位调制,导致光束部分去相干。而液晶SLM则通过电控方式调整像素的相位延迟,实现灵活的相干性调制。两者的区别在于毛玻璃依赖机械旋转实现动态散射,而SLM则基于电子控制,具有更高的可编程性和精确度。
实验测量时,通常采用杨氏双缝干涉仪或剪切干涉法,通过分析干涉条纹的可见度或光束的横向强度分布来拟合相干长度。此外,基于Van Cittert-Zernike定理,也可以利用远场衍射图案的傅里叶变换来估计横向相干特性。
理解横向相干长度的计算和调控对优化光学系统(如降低散斑噪声或改善成像分辨率)至关重要。旋转毛玻璃和液晶SLM提供了不同的技术路径,适用于不同的实验需求和精度要求。