Dekohärenz eines kohärenten Strahls

Könnte ich nicht einen Verzögerungsfilm mit zufällig variierender Dicke verwenden, um einen kohärenten Laserstrahl in einen inkohärenten Laserstrahl umzuwandeln ...?

Wenn sich der Film (zeitlich) nicht ändert, ändern Sie die Kohärenzeigenschaften des Strahls überhaupt nicht. Sie können sich vorstellen, eine Platte von etwas in den Weg zu legen, als eine wirklich schlechte Linse (möglicherweise ohne optische Leistung) in den Strahlengang zu legen. Wenn Sie zwei beliebige Punkte auswählen (entweder an verschiedenen Punkten im Raum, wenn Sie räumliche Kohärenz meinen , oder zwei Zeitpunkte, wenn Sie zeitliche Kohärenz meinen ) und das Licht von diesen beiden Punkten nehmen und sie kombinieren, werden Sie immer noch Interferenzen sehen. Das einzige, was Sie geändert haben, ist, dass sich die Phase der Streifen geändert hat (was bedeutet, dass sich die Streifen verschieben können, aber Sie haben die Sichtbarkeit und damit die Kohärenz der Streifen nicht geändert).

Wenn Sie nun zufällige Phasen erzeugen könnten, die sich ständig schneller ändern, als Ihr "Detektor" das Licht "misst" (z. B. wenn Sie an Augensicherheit denken, kann dies bedeuten, dass Sie sich schnell genug ändern, dass ein einzelner kohärenter "Augenblick" zu schnell ist für Ihr Auge reagiert und/oder wird beschädigt), dann mittelt Ihr Detektor die Änderungen und Sie haben effektiv teilweise kohärentes oder inkohärentes Licht.

Dies geschieht tatsächlich in Experimenten. Zum Beispiel gibt es Experimente, bei denen ein Laser durch eine sich drehende geschliffene Glasplatte scheint [Ref 1], oder Sie können die Phasen über den Strahl auf einem räumlichen Lichtmodulator schnell (und präzise) ändern [Ref 2] (beachten Sie, dass sie verwenden ein mikrogespiegeltes Array oder DMD, wie sie in Projektoren zu finden sind, da normale LCD-Displays normalerweise nicht schnell genug sind, um dies zu tun).

1. A. Gatti et al. "Kohärente Bildgebung mit pseudothermischem inkohärentem Licht." Zeitschrift für moderne Optik, 53 (2006). doi: 10.1080/09500340500147240 arXiv: quant-ph/0504082

2. B. Rodenburg et al. "Experimentelle Erzeugung eines optischen Feldes mit beliebigen räumlichen Kohärenzeigenschaften." JOSA B 31 (2014). doi: 10.1364/JOSAB.31.000A51 arXiv: 1312.6878

... könnte ich nicht einen Verzögerungsfilm mit zufällig variierender Dicke verwenden, um einen kohärenten Laserstrahl in einen inkohärenten Laserstrahl umzuwandeln, um die Augensicherheit zu verbessern?

Absolut nicht. Die Zerstörungskraft eines Strahls für das Auge hängt von drei Dingen ab:

1. An die Netzhaut abgegebene Energie und die Zeiträume, über die sie abgegeben wird, quantifiziert durch das ISO60825-Konzept der maximal zulässigen Exposition ;
2. Spektralinhalt: Einige Wellenlängen sind kurz genug, um photochemische Schäden zu verursachen: Die maximal zulässigen Expositionsgrenzwerte in ISO60825 sind wellenlängenabhängig;
3. Indirekt in manchen Fällen, ob der Strahl zu sehen ist und somit der Betrachter seine Augen durch den Blinzelreflex abschirmen kann. Dies ist der Grund für die Laserklassen 2 und 3R: Ein flüchtiger Blick auf den ersteren, der durch den normalen Blinzelreflex unterbrochen wird, wird von ISO60825 als sicher angesehen, und derselbe Blick auf einen 3R-Strahl ist von stark gemindertem Risiko.

Kohärenz hat nichts direkt mit der Gefahr eines Lichtstrahls für die Augen zu tun. Tatsächlich unterscheidet die Lasersicherheitsnorm ISO60825-2014 nicht zwischen kohärenten und inkohärenten Quellen . Die Sicherheit einer LED beurteilen Sie genauso wie einen Laser. Eine Einschränkung zu dieser Aussage: Wenn Sie einem Strahl in der von Ihnen vorgeschlagenen Weise Aberration oder Inkohärenz hinzufügen, ändern Sie sein Divergenz- / Konvergenzverhalten und damit die Leistungsdichte, die in bestimmten Situationen die Netzhaut erreicht. Einige Kohärenzeigenschaften beeinflussen somit indirekt die Berechnung der nominellen Augengefährdungszone und des nominellen optischen Gefahrenabstands von Quellen.

Um darüber hinaus inkohärentes Licht wie in der Antwort von Punk Physicist zu simulieren , müssen Sie genau beantworten, wofür Sie Inkohärenz simulieren. Um pedantisch zu sein, ein wirklich teilweise kohärenter Strahl ist eine klassische Mischung aus reinen Photonenzuständen, wie ich in meiner Antwort hier beschreibe . Die einzige Möglichkeit, wirklich inkohärentes Licht aus kohärentem Licht zu erzeugen, besteht darin, die Phase / Polarisation jedes Photons zu randomisieren, indem es irgendwie mit einem wirklich zufälligen Prozess interagiert: zum Beispiel einem thermalisierten System oder einer radioaktiven Quelle.

Die Methoden zum Dekohären von Licht in der Antwort von Punk Physicist erzeugen nur pseudo-dekohertes Licht, das zu einer wirklich inkohärenten / teilweise kohärenten Quelle dieselbe Beziehung hat wie eine von einem deterministischen numerischen Algorithmus erzeugte Pseudo-Zufallszahlenfolge zu einer wirklich zufälligen Folge von zB ein Quantensystem. Dies ist dennoch für viele Anwendungen nützlich, ebenso wie Pseudozufallsfolgen sehr nützlich sind.