激光具有與普通光源非常不同的特性，通常將其稱(chēng)為激光的四個(gè)特性：良好的單色性，良好的方向性，良好的相干性和能量集中性。 激光的這些特性不是彼此獨(dú)立的，而是彼此相關(guān)的。 實(shí)際上，正是由于激光的受激發(fā)射特性，它才是一個(gè)相干光源，所以它的單色性和方向性都很好，并且能量集中了。  

 

 1.單色性

 

普通光源的線寬很寬。 即使是具有最佳單色性的氟燈，其線寬也為10Hz?10Hz。 激光的線寬很窄。 從理論上可以證明，單個(gè)縱向模式激光的線寬存在理論上的限制。 例如，氨激光的線寬極限可以達(dá)到約10Hz。 顯然，溫度，激光振動(dòng)，氣體激光器中激光工作材料的氣流以及外部泵浦的這種變化會(huì)導(dǎo)致諧振頻率變得不穩(wěn)定。  

 

 2.方向性

 

普通光源發(fā)出的光以大的發(fā)散角在所有方向上傳播。 激光的發(fā)散角很小，幾乎是平行光束。 如果在幾公里外發(fā)射激光束，則光束傳播的直徑小于10厘米。 帶有拋物面反射鏡的探照燈的使用必須擴(kuò)展到幾十米。 根據(jù)光衍射理論，任何穿過(guò)出射孔的光都必須被衍射。 衍射角的大小與光的波長(zhǎng)成正比，與孔的直徑成反比。 激光的方向性與振蕩模式，腔長(zhǎng)，工作材料等有關(guān)?；緳M向模式的發(fā)散角最小，橫向模式的階數(shù)越高，發(fā)散角越大。 因此，通過(guò)采用適當(dāng)?shù)乃侥Ｊ竭x擇技術(shù)使激光器在基本水平模式下工作，有利于提高激光器的方向性。 諧振腔越長(zhǎng)，激光方向性越好。 在所有類(lèi)型的激光器中，氣體激光器的方向性最好，其次是固態(tài)激光器，而半導(dǎo)體激光器的方向性最差。 
 

3.相干性

 

激光的相干性能比普通光源強(qiáng)得多。 一般來(lái)說(shuō)，激光被稱(chēng)為相干光，普通光被稱(chēng)為非相干光。 相干性可以分為時(shí)間相干性和空間相干性。 讓我們分別討論激光的這兩個(gè)相干性。  

 

時(shí)間相干性

 

光源的時(shí)間相干性與單色有關(guān)。 光源的光譜線寬度Δv越窄，相干時(shí)間t越長(zhǎng)。 激光的線寬非常窄，因此其時(shí)間相干性要比普通光源好得多。  

 

空間相干性

 

這里提到的空間相干性主要是指水平空間相干性，與光源的方向性有關(guān)。 對(duì)于普通光源，其發(fā)出的光屬于多種模式，并且僅在一定空間范圍內(nèi)的光子是相干的。 因此，在81中定義的相干區(qū)域可以用來(lái)描述光的空間相干性。 對(duì)于激光，僅屬于相同橫向模式的光子在空間上是相干的，而不屬于同一橫向模式的光子在空間上是不相干的。 因此，激光的空間相干性由激光的橫向模式結(jié)構(gòu)決定。 如果激光是單橫模； 它在空間上是完全連貫的。 如果激光是多橫向模式，則其空間相干性能會(huì)下降。 另外，在上述的激光方向性中，提到了單個(gè)基本橫向模式的方向性最佳，并且橫向模式階數(shù)越高，方向性越差。 這表明激光的方向性越好，其空間相干度越高。  

 

4.能量集中性

 

測(cè)量發(fā)光空間的能量集中，并且可以由亮度定義。 普通光源發(fā)出的光是連續(xù)的，并以非常分散的能量向各個(gè)方向輻射。 即使將透鏡用于聚焦，也難以將所有能量會(huì)聚在很小的范圍內(nèi)，因此亮度不高。 激光發(fā)出的激光具有良好的方向性，并且能量高度集中在空間中。 使用脈沖技術(shù)，激光能量也可以在時(shí)間上高度集中。 因此，激光的亮度遠(yuǎn)高于普通光源。