1.激光的方向性

1)光束方向性指標(biāo) 發(fā)散角θ

激光光束發(fā)散角θ是衡量光束從其中心向外發(fā)散程度的指標(biāo)，如圖1-13所示。通常把 發(fā)散角的大小作為光束方向性的定量指標(biāo)。

2)激光光束的發(fā)散角

普通光源向四面八方發(fā)散，發(fā)散角很大。例如，點(diǎn)光源的發(fā)散角約為4tt弧度。

激光光束基本上可以認(rèn)為是沿軸向傳播的，發(fā)散角很小，例如，氦氖激光器發(fā)散角約為10-³弧度。

對比一下可以發(fā)現(xiàn)，激光束的發(fā)散角不到普通光源的萬分之一。

使用激光照射距離地球約38萬千米的月球，激光在月球表面的光斑直徑不到2?km。若 換成看似平行的探照燈光柱射向月球，其光斑直徑將覆蓋整個(gè)月球。

2. 激光的單色性

1) 光束單色性指標(biāo)——譜線寬度

光束的顏色由光的波長(或頻率)決定，單一波長（或頻率）的光稱為單色光，發(fā)射單色光 的光源稱為單色光源，如氪燈、氨燈、氖燈、氫燈等。

真正意義上的單色光源是不存在的，它們的波長（或頻率）總會(huì)有一定的分布范圍，如氖 燈紅光的單色性很好，譜線寬度范圍仍有0. 00001 nm。

波長（或頻率）的變動(dòng)范圍稱為譜線寬度，用表示，如圖1-14所示。通常把光源的譜 線寬度作為光束單色性的定量指標(biāo)，譜線寬度越小，光源的單色性越好。

2) 激光光束的譜線寬度

普通光源單色性好的是氪燈，其發(fā)射波長為605. 8 nm,譜線寬度為4. 7 *1(104 nm。 波長為632. 8 nm的氦氖激光器產(chǎn)生的激光譜線寬度小于108 nm,其單色性比氪燈的好105

倍。

由此可見，激光束的單色性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過任何一種單色光源。

3. 激光的相干性

1) 光束相干性指標(biāo)——相干長度L

兩束頻率相同、振動(dòng)方向相同、有恒定相位差的光稱為相干光。

光的相干性可以用相干長度L來表示，相干長度L與光的譜線寬度有關(guān)，譜線寬度 △ 越小，相干長度L越長。

2) 激光光束的相干長度

普通單色光源如氖燈、納光燈等的譜線寬度在10-3?10-2 nm范圍，相干長度在1 mm 到幾十厘米的范圍。氦氖激光器的譜線寬度小于108 nm，其相干長度可達(dá)幾十千米。

由此可見，激光光束的相干性也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過任何一種單色光源。

4. 激光的高亮度

1) 光束亮度指標(biāo)——光功率密度

光束亮度是光源在單位面積上向某一方向的單位立體角內(nèi)發(fā)射的功率，簡述為光功率/ 光斑面積，單位為W/cm2。由此看出，光束亮度實(shí)際上是光功率密度的另外一種表述形式。

2) 激光光束的光斑面積小

激光光束總的輸出功率雖然不大，但由于光束發(fā)散角小，其亮度也高。例如，發(fā)散角從 180°縮小到0.18°，亮度就可以提高100萬倍，如圖1-15所示。

3) 激光器的高功率

脈沖激光器的功率分為平均功率密度和峰值功率密度。

平均功率密度=平均功率(功率計(jì)測得的功率)/光斑面積 峰值功率密度=平均功率X單位時(shí)間/重復(fù)頻率/脈寬/光斑面積

4) 通過調(diào)Q技術(shù)壓縮脈寬

有結(jié)果顯示，脈沖激光器的光譜亮度可以比白熾燈的亮度大2*1020倍。