激光是一種新穎光源,與普通光源相比具有方向性強(qiáng)、亮度高、單色性和相干性好等特性。這些特性使激光可以用來(lái)測(cè)距、通信、準(zhǔn)直、定向,可以進(jìn)行難熔材料打孔、切割、焊接等加工,還可以用來(lái)精密檢測(cè)、定位等,并有可能作為長(zhǎng)度基準(zhǔn)和光頻標(biāo)準(zhǔn)。
1) 方向性強(qiáng) 一般普通光源是向整個(gè)空間發(fā)光的,如白熾燈。激光是激光器在光軸方向定向發(fā)射的光,因此方向性強(qiáng)。激光光束的發(fā)散角(即兩光線之間的最大夾角)很小,一般約0.18°,在mrad范圍內(nèi)。其中氣體激光器的發(fā)散角最?。閹追郑?,固體的次之,半導(dǎo)體激光器的發(fā)散角最大,約幾度到十幾度。
2) 亮度高 光源的亮度是指光源在單位面積上向某一方向的單位立體角內(nèi)發(fā)射的光功率,單位為W/(cm2·sr)。
激光光束方向性強(qiáng),立體角極小,一般可小至10-6 rad,而普通光源發(fā)光的立體角要比激光大百萬(wàn)倍。因此,即使二者在單位面積上的功率相差不大,激光的亮度也比普通光的亮度髙百萬(wàn)倍。另外,有些激光器的發(fā)光時(shí)間極短,光輸出功率很高,如巨脈沖紅寶石激光器,其激光能量在空間和時(shí)間上高度集中,使亮度比太陽(yáng)表面亮度高幾百億倍。功率1×10-2 W氮氖激光器的亮度約106W/(cm2·sr)。
3) 單色性好 不同顏色光的波長(zhǎng)(或頻率)是不同的,而且每一種顏色的光也不是單一的波長(zhǎng),而是有一個(gè)波長(zhǎng)(或頻率)范圍,稱為譜線寬度。例如紅光的波長(zhǎng)范圍為650-760 nm,即譜線寬度?λ=110 nm。譜線寬度越窄,光的單色性就越好。普通光中單色性最好的是同位素86Kr 燈所發(fā)出的光,其波長(zhǎng)為605.7 nm,低溫時(shí),?λ=0.0047 A。氨氖激光器發(fā)出的波長(zhǎng)為632.8 nm的激光,其?λ可小至10﹣8nm,一般為10﹣5 nm,可見(jiàn)激光具有很好的單色性。
4) 相干性好 光的相干性是指兩束光相遇時(shí),在相遇區(qū)域內(nèi)發(fā)岀的波的疊加,能形成比較清晰的干涉圖樣(即亮暗交替條紋)或能接收到穩(wěn)定的拍頻信號(hào)。不同時(shí)刻,由同一點(diǎn)出發(fā)的光波之間的相干性稱為時(shí)間相干性。同一時(shí)間,由空間不同點(diǎn)發(fā)出的光波的相干性稱空間相干性。