vaihekoherenssi

Vaihekoherenssi on termi, jolla kuvataan, kuinka vakaa tai määritelty vaihe-ero kahden tai useamman aallon tai kvanttijalan välillä on. Kun vaihe-erot pysyvät ennustettavina, komponentit voivat interferoida rakentavasti tai haitallisesti, mikä mahdollistaa hallitun kuvioitumisen ja optisen tai kvantti-ilmaisun hallinnan.

Koherenssi jaetaan usein aikakoherenssiin ja avaruuskoherenssiin. Aikakoherenssi kuvaa sitä, miten hyvin vaihe pysyy samana ajan kuluessa; avaruuskoherenssi kuvaa vaiheiden säilymistä eri paikoissa. Matematisesti koherenssia voi kuvata first-order koherenssifunktiolla g^(1)(τ) = ⟨E*(t)E(t+τ)⟩ / ⟨|E(t)|^2⟩, sekä vastaavasti avaruudellisesti g^(1)(Δr). Koherenssiaika τ_c ja koherensslength l_c = cτ_c tai vastaavat ilmaisut määrittävät, kuinka pitkälle tai kuinka kauas koherenssi säilyy.

Mittaaminen perustuu pääasiassa interferometriaan: visibiliteetti V = (I_max − I_min)/(I_max + I_min) kertoo, kuinka vahva koherenssi on. Koherenssia voi määrittää myös s-täin g^(1)(τ):n arvojen tason perusteella. Käytännön koherenssi riippuu lähteen spektrin leveydestä, ympäristön häiriöistä ja lämpötilasta sekä vuorovaikutuksista.

Sovelluksissa vaihekoherenssi on keskeinen laser-, interferometri- ja metrologiassa sekä kvanttitiloissa. Optiikassa korkeakoeherenssisia valonlähteitä käytetään interferometreissa, holografiassa ja kuituverkkojen aikamittauksissa. Kvantti- ja kondensaattori-ilmaisussa, kuten Bose-Einstein-kondensaateissa ja superfluideissa, pitkä vakaus vaihe-erossa mahdollistaa makroskooppisen koherenssin ja Josephson-tyyppiset ilmiöt. Koherenssien heikkeneminen aiheuttaa decoherenssia, mikä rajoittaa mittaustarkkuutta ja kvantti-informaation säilymistä.