电磁辐射具有波动性，任何电磁波都可以看作是正弦波的叠加。根据波动理论，每列波都可以用一个波动方程来描述，即

　　y=acos(ωτ+φ)

　　(1-2)式中，a为振幅;ω=2πν为角频率;驴为初始相位;(ωτ+φ)为波的相位。

　　相干波意味着各子波之间有确定的位相关系。如果两列波满足振动方向相同，频率相同， 相位差恒定的相干条件，它们就是相干的。图1 8给出了三列波y1，y2，y3及它们相干叠加的结果，在图l-8(a)中，三列波相位完全相同;在图l-8(b)中，三列波具有不同的相位。

　　图1 8 光的相干叠加

　　对于普通光源而言，激光打标机的发光机制是发光中心(原子、分子或电子)的自发辐射过程，不同发 光中心发出的波列，或同一发光中心在不同时刻发出的波列相位都是随机的，因此光的相干性 极差，或者说是非相干光。而激光是通过受激辐射过程形成的，其中每个光子的运动状态(频率、相位、偏振态、传播方向)都相同.因而是最好的相干光源。激光是一种相干光，这是激光与普通光源最重要的区别。对普通光源采用单色仪分光，通过狭缝后可得到单色性很好的光，其相干性也很好，但是，这样获得的相干光强度非常弱，实际上无法应用。

　　相干性包括时间相干性和空间相干性，下面分别从这两个方面来讨论激光的相干性。

　　1、时间相干性

　　时间相干性描述沿光束传播方向上各点的相位关系，指光场中同一空间点在不同时刻光波场之间的相干性。时间相干性通常用相干时间tc来描述，相干时间指光传播方向上某点处，可以使两个不同时刻的光波场之间有相干性的最大时间间隔，即光源所发出的有限长波列的持续时间。相干时间和单色性之间存在简单关系，即

　　tc=1/δν (1—3)

　　可见，光源单色性越高，则相干时间也越长。

　　有时用相干长度l。来表示相干时间，相干长度指可以使光传播方向上两个不同点处的光 波场具有相干性的最大空间间隔，即光源发出的光波列长度。相干长度可表示为

　　lc=tc*c=c/δν (1-4)

　　式(1-4)说明，相干长度实质上与相干时间是相同的，都与光源单色性的好坏相关。

　　普通光源中，相干性最好的kr86灯的相干长度为800mm，而he-ne激光的相干长度为1.5*10^11mm。

　　2.空间相干性

　　空间相干性描述垂直于光束传播方向的波面上各点之间的相位关系，指光场中不同的空间点在同一时刻光场的相干性，可以用相干面积来描述，即

　　s=(δλ/θ)2

　　式中，θ为光束平面发散角。由式(1-5)可以看出，光束方向性越好，则其空间相干性也越好。

　　对于普通光源，只有当光束发散角小于某一限度，即δθ=<(λ/δχ)时，光束才具有明显的空间相干性，δχ为光源的限度。

　　对于激光来说，所有属于同一个横模模式的光子都是空间相干的，不属于同一个横模模式的光子则是不相干的。因此，激光的空间相干性由其横模结构所决定，单横模的激光是完全相干的，多横模光束的相干性变差。同时，单横模光束的方向性最好，横模阶次越高方向性越差，由此可见，光束的空间相干性和它的方向性(用光束发散角描述)是紧密联系的。

　　激光的相干性有很多重要应用，如使用激光干涉仪进行检测，比普通干涉仪速度快、精度高。全息照相也正是成功地应用激光相干性的一个例子。