什么是空间一致性（Spatial Coherence）和时间一致性（Temporal Coherence）？
发布时间：2023-10-12 10:36:29 阅读数： 127
相干性是对在波的不同点上观察到的相位之间关系的测量，包括时间和空间维度。它代表了一种现象，当两个波源的频率和波形相同时，它们被认为是相干的。相干性可被描述为具有一致干涉模式的波的理想属性。它广泛解释了单个波内或波包之间物理属性的关联。
时间相干性测量光波在其传播路径上不同位置的相位相关性，有助于了解光源表现出的单色性程度。另一方面，空间相干性测量的是光波在垂直于其传播方向的不同点上的相位相关性，它提供了波阵面相位的均匀程度。
时间相干性和空间相干性的主要区别在于它们的范围： 时间相干性描述的是同一空间内不同时间观测到的波之间的相关性。空间相干性描述的是空间中不同点的波之间的相关性，无论是横向还是平行于同一方向的波。
时间相干性
时间相干性指的是波在受到时间偏移时与自身一致的程度，时间偏移的延迟时间为 T（波的振荡周期）。它用于描述光源的单色性程度。时间相干性解释了波如何在特定时间段内进行自干涉。这种波的相位或振幅可能发生实质性偏差的时间跨度称为相干时间，通常用 "Tc "表示。
此外，当没有时间延迟（T=0）时，相干性会变得非常强。但当延迟时间超过 T=Tc 时，相干性就会开始减弱。
另一个重要概念是 "相干长度"，通常简称为 Lc。这就好比波在 Tc 时间内可以传播的距离。
空间相干性
空间相干性测量的是波浪上各点在所有时间时刻的关系。在某些情况下，波状行为会向一个或两个方向扩散。空间相干性的这一特性有助于解释空间中的两个点，比如 X1 和 X2（沿着波的方向），在观察它们随时间变化的平均行为时如何产生干扰。
例如，当一个波在无限远的距离上保持相同的振幅值时，它就具有完美的空间相干性。空间相干性的一个重要术语是 "相干区域"，通常缩写为 Ac。该区域定义了发生明显干扰的两点之间的分离范围，有效地决定了相干性的大小。相干区的概念与杨氏双缝干涉仪等装置特别相关。此外，它在光学成像系统和各类天文望远镜中也非常重要。
空间和时间相干性的应用
空间相干可应用于干涉测量、精确测量和全息三维图像重建。它能增强显微镜和望远镜等光学成像系统，帮助光纤通信，并影响雷达和激光雷达系统等遥感技术。
时间相干性在干涉测量和光谱学的光源分析和材料成分研究中也发挥着重要作用。它对医疗、工业和通信应用中的稳定激光发射至关重要。此外，时间相干性还有助于医疗诊断中的光学成像，并在雷达、激光雷达和其他传感系统中用于区分信号。
