Spektralbandbreite

Spektralbandbreite bezeichnet die Breite des relevanten Spektrums einer elektromagnetischen Strahlung oder eines Signals. Sie kann als Frequenzbereich Δf oder als Wellenlängenbereich Δλ angegeben werden und wird oft durch Kennwerte wie die -3-dB-Grenze oder die Vollständige Halbwertsbreite (FWHM) festgelegt.

In der Optik ist die Spektralbandbreite eng mit der zeitlichen Kohärenz verbunden: Je enger das Spektrum, desto länger ist die Kohärenzzeit und desto größer die Kohärennlänge. Die Beziehung zwischen Δλ und Δν (Frequenzspektrum) wird durch Δν ≈ (c/λ^2) Δλ beschrieben, wobei c die Lichtgeschwindigkeit und λ die zentrale Wellenlänge ist.

Die Messung der Spektralbandbreite erfolgt typischerweise mit Spektrometern, Fourier-Transform-Spektroskopie oder Interferometern. Als Quelle lässt sich unterscheiden zwischen Quellen mit enger Linienbreite (z. B. Laser) und solchen mit breitem Spektrum (z. B. LED oder thermische Lichtquellen). Die Spektralbandbreite ist eine zentrale Eigenschaft von Lichtquellen, Signalen und Systemen, die Auflösung, Farbwahrnehmung, Bildgebung und Signalübertragung beeinflusst.

Anwendungsbereiche reichen von der Spektroskopie und Bildgebung bis zur Telekommunikation, wo die spektrale Ausdehnung eines Signals die mögliche Datenrate und Kanalbelegung mitbestimmt. Es besteht ein wichtiger Unterschied zwischen Spektralbandbreite und der zeitlichen Bandbreite eines Signals; beide Konzepte beschreiben das Spektrum eines Signals und hängen zusammen in der Bestimmung der Informations- und Energiedichte.