電磁輻射具有波動性，任何電磁波都可以看作是正弦波的疊加。根據波動理論，每列波都可以用一個波動方程來描述，即

　　y=Acos(ωτ+φ)

　　(1-2)式中，A為振幅;ω=2πν為角頻率;驢為初始相位;(ωτ+φ)為波的相位。

　　相干波意味著各子波之間有確定的位相關系。如果兩列波滿足振動方向相同，頻率相同， 相位差恒定的相干條件，它們就是相干的。圖1 8給出了三列波y1，y2，y3及它們相干疊加的結果，在圖l-8(a)中，三列波相位完全相同;在圖l-8(b)中，三列波具有不同的相位。

　　光的相干疊加

　　圖1 8 光的相干疊加

　　對于普通光源而言，激光打標機的發光機制是發光中心(原子、分子或電子)的自發輻射過程，不同發 光中心發出的波列，或同一發光中心在不同時刻發出的波列相位都是隨機的，因此光的相干性 極差，或者說是非相干光。而激光是通過受激輻射過程形成的，其中每個光子的運動狀態(頻率、相位、偏振態、傳播方向)都相同.因而是最好的相干光源。激光是一種相干光，這是激光與普通光源最重要的區別。對普通光源采用單色儀分光，通過狹縫后可得到單色性很好的光，其相干性也很好，但是，這樣獲得的相干光強度非常弱，實際上無法應用。

　　相干性包括時間相干性和空間相干性，下面分別從這兩個方面來討論激光的相干性。

　　1、時間相干性

　　時間相干性描述沿光束傳播方向上各點的相位關系，指光場中同一空間點在不同時刻光波場之間的相干性。時間相干性通常用相干時間tc來描述，相干時間指光傳播方向上某點處，可以使兩個不同時刻的光波場之間有相干性的最大時間間隔，即光源所發出的有限長波列的持續時間。相干時間和單色性之間存在簡單關系，即

　　tc=1/Δν (1—3)

　　可見，光源單色性越高，則相干時間也越長。

　　有時用相干長度L。來表示相干時間，相干長度指可以使光傳播方向上兩個不同點處的光 波場具有相干性的最大空間間隔，即光源發出的光波列長度。相干長度可表示為

　　Lc=tc*c=c/Δν (1-4)

　　式(1-4)說明，相干長度實質上與相干時間是相同的，都與光源單色性的好壞相關。

　　普通光源中，相干性最好的Kr86燈的相干長度為800mm，而He-Ne激光的相干長度為1.5*10^11mm。

　　2.空間相干性

　　空間相干性描述垂直于光束傳播方向的波面上各點之間的相位關系，指光場中不同的空間點在同一時刻光場的相干性，可以用相干面積來描述，即

　　S=(Δλ/θ)2

　　式中，θ為光束平面發散角。由式(1-5)可以看出，光束方向性越好，則其空間相干性也越好。

　　對于普通光源，只有當光束發散角小于某一限度，即Δθ=<(λ/Δχ)時，光束才具有明顯的空間相干性，Δχ為光源的限度。

　　對于激光來說，所有屬于同一個橫模模式的光子都是空間相干的，不屬于同一個橫模模式的光子則是不相干的。因此，激光的空間相干性由其橫模結構所決定，單橫模的激光是完全相干的，多橫模光束的相干性變差。同時，單橫模光束的方向性最好，橫模階次越高方向性越差，由此可見，光束的空間相干性和它的方向性(用光束發散角描述)是緊密聯系的。

　　激光的相干性有很多重要應用，如使用激光干涉儀進行檢測，比普通干涉儀速度快、精度高。全息照相也正是成功地應用激光相干性的一個例子。