物理学では、コヒーレンスの長さとは何ですか？

光とその特性を扱う物理学の分岐である光学系では、コヒーレンス長（CL）は、特定の程度の時間的コヒーレンスを維持しながら、光のビームまたは他の電磁現象が移動できる最大距離です。 時間的コヒーレンスとは、伝播する波の正弦型と、そのフェーズのどこで波が特定の瞬間になるかを予測する能力を指します。 光がコヒーレントである場合、それはそれ自体で位相のままです。 その結果、いくつかのテキストは、コヒーレンスの長さを光の速度で割ったコヒーレンス時間についても指します。

コヒーレンスの長さは、使用される光の純度とパワー、特定の波長、潜在的な分散および回折の純度とパワーの影響を受けます。 「コヒーレンス長」という用語は主に光学系で使用されていますが、光学系の概念の多くは、無線波、音波、圧縮波などの波の伝播を含むあらゆる状況に一般化されています。また、おそらく電子が特定の条件下で波と見なされる可能性があるため、超伝導性の議論にも使用されます。

コヒーレンス長の重要な用途の1つは、3次元画像の記録とレクリエーションであるホログラフィーです。 ホログラフィーは、2つのレーザービーム間の相互作用をキャプチャすることで機能します。これは、参照ビームとオブジェクトビームです。 使用するレーザーのコヒーレンス長は、ビーム間で許可される可能性のある最大経路の差であるため、記録できるホログラムの深さの制限として機能します。 一般的な5ミリワットヘリウムネオンレーザーの場合、このCLは約6〜8インチ（15.2-20.3 cm）に制限されています。

コヒーレンス長の別のアプリケーションは、電磁信号を介してメッセージの送信である通信です。 ここでは、CLは、何らかの形でリレーせずにメッセージを送信できる最大距離です。 ラジオ用波、長さは、信号の帯域幅でその媒体を介して光の速度を分割することで近似できます。干渉、分散、回折はこの範囲を減らすことができます。 光学通信の場合、CLはソースの中心波長の正方形に直接比例し、使用されている媒体の屈折率と信号のスペクトル幅に反比例します。