Kohärenz-Analyse / Messung der 4D-Kohärenzfunktion

Laserlicht zeichnet sich durch einen hohen Kohärenzgrad aus, welcher die Grundlage für unzählige Anwendungen ist. Elementare Kohärenzeigenschaften eines Lichtstrahls können mit Hilfe des Young´schen Doppelspalt-Experiments bestimmt werden. Die gesamte räumliche Kohärenzfunktion ist auf diese Weise aber nur unter hohem Aufwand messbar, da sie als Kreuzkorrelation zweier zweidimensionaler Punkte der lateralen Feldverteilung vierdimensional ist.

Wir verfolgen den Formalismus der Wigner-Verteilungsfunktion, welche durch eine zweidimensionale Fourier-Transformation direkt die Kohärenzfunktion ergibt. Die Wigner-Verteilung beinhaltet die gesamte Beschreibung der Strahleigenschaften und ist vergleichsweise leicht messbar. Zu ihrer Rekonstruktion genügt für einen separierbaren Strahl die Messung von Intensitätsprofilen in der Kaustik hinter einer fokussierenden Linse. Schließlich können die vierdimensionale Kohärenzfunktion, Kohärenzlängen und der globale Kohärenzgrad abgeleitet werden. Weiterhin ergeben sich Strahleigenschaften wie Wellenfront, 4D Propagationsmatrix sowie der Strahlpropagationsfaktor M². Dieses Verfahren ist sowohl auf sichtbares Licht als auch auf den IR-, UV-, EUV- und weichen Röntgenspektralbereich anwendbar.

 

Weiterführende Informationen:

B. Schäfer, K. Mann:
“Characterization of an ArF excimer laser beam from measurements of the Wigner distribution function”, New J. Phys. 13 (2011)

B. Schäfer et al:
“FEL beam characterization from measurements of the Wigner distribution function”, Nucl. Instr. Meth. Phys. Res. 654 (2011)

T. Mey et al:
“Wigner distribution measurements of the spatial coherence properties of the free electron laser FLASH”, Opt. Expr. 20 (2011)

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Laser-Laboratorium Göttingen e.V. (LLG)

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"Optik / Kurze Wellenlängen"

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