СТАТИСТИ́ЧЕСКАЯ О́ПТИКА

СТАТИСТИ́ЧЕСКАЯ О́ПТИКА, раз­дел оп­ти­ки, изу­чаю­щий оп­тич. яв­ле­ния и про­цес­сы, ко­то­рые опи­сы­ва­ют­ся тео­ри­ей слу­чай­ных про­цес­сов. С. о. ис­сле­ду­ет шу­мы и флук­туа­ции в ис­точ­ни­ках оп­тич. из­лу­че­ния, ста­ти­стич. про­бле­мы взаи­мо­дей­ст­вия све­то­вых по­лей с ве­ще­ст­вом, рас­про­стра­не­ние оп­тич. волн в слу­чай­но-не­од­но­род­ных сре­дах, ста­ти­стич. про­бле­мы приё­ма и об­ра­бот­ки ин­фор­ма­ции в оп­тич. диа­па­зо­не длин волн и др.

Ис­то­рию раз­ви­тия С. о. мож­но ус­лов­но раз­де­лить на 3 пе­рио­да: до­ла­зер­ный, ла­зер­ный и по­стла­зер­ный (или но­вей­ший). До соз­да­ния ла­зе­ров ис­точ­ни­ки све­та бы­ли шу­мо­вы­ми; их по­ля аде­к­ват­но опи­сы­ва­ют­ся га­ус­сов­ской ста­ти­сти­кой. Из­лу­че­ние ла­зе­ров, как пра­ви­ло, име­ет зна­чи­тель­но по­дав­лен­ные ам­пли­туд­ные флук­туа­ции и во мно­гих слу­ча­ях хо­ро­шо опи­сы­ва­ет­ся как из­лу­че­ние с прак­ти­че­ски по­сто­ян­ной ам­пли­ту­дой, но со слу­чай­ной фа­зой. Ме­то­ды ис­сле­до­ва­ния та­ких ис­точ­ни­ков мо­гут быть как кван­то­во­ме­ха­ни­че­ски­ми, так и по­лу­клас­си­че­ски­ми. По­стла­зер­ный пе­ри­од ха­рак­те­ри­зу­ет­ся соз­да­ни­ем ис­точ­ни­ков по­лей с су­гу­бо кван­то­вы­ми свой­ст­ва­ми, опи­сы­вае­мы­ми суб­пу­ас­со­нов­ской ста­ти­сти­кой (см. Кван­то­вая оп­ти­ка). В за­ви­си­мо­сти от ме­то­дов, при­ме­няе­мых для опи­са­ния слу­чай­ных оп­тич. по­лей, вы­де­ля­ют вол­но­вую и кван­то­вую С. о. Ста­ти­стич. яв­ле­ния в оп­ти­ке, свя­зан­ные с ре­ги­ст­ра­ци­ей све­то­во­го по­ля ме­то­дом счё­та отд. фо­то­нов, опи­сы­ва­ют­ся ста­ти­сти­кой фо­то­от­счё­тов.

Важ­ное ме­сто в С. о. за­ни­ма­ет тео­рия ко­ге­рент­но­сти, изу­чаю­щая ста­ти­стич. свой­ст­ва све­то­вых по­лей на ос­но­ве ана­ли­за про­стран­ст­вен­но-вре­мен­ны́х кор­ре­ля­ци­он­ных функ­ций (функ­ций ко­ге­рент­но­сти) разл. по­ряд­ков. Кор­ре­ля­ци­он­ные функ­ции 2-го по­ряд­ка ис­поль­зу­ют для по­лу­че­ния ин­фор­ма­ции о про­стран­ст­вен­ной и вре­менно́й ко­ге­рент­но­стях; они из­ме­ря­ют­ся со­от­вет­ст­вен­но ин­тер­фе­ро­мет­ра­ми Юн­га и Май­кель­со­на. Вид этих функ­ций оп­ре­де­ля­ет­ся толь­ко уг­ло­вым и час­тот­ным спек­тром из­лу­че­ния. Кор­ре­ля­ци­он­ные функ­ции 4-го по­ряд­ка (или кор­ре­ля­ци­он­ные ин­тен­сив­но­сти 2-го по­ряд­ка) за­ви­сят от ста­ти­сти­ки по­ля и по­з­во­ля­ют от­ли­чить клас­сич. по­ля от кван­то­вых. При рас­про­стра­не­нии ла­зер­ных пуч­ков в слу­чай­но-не­од­но­род­ных и тур­бу­лент­ных сре­дах их про­стран­ст­вен­ная и временнáя ко­ге­рент­но­сти ухуд­ша­ют­ся, что да­ёт ин­фор­ма­цию о свой­ст­вах этих сред. Это на­прав­ле­ние ис­сле­до­ва­ний, весь­ма важ­ное для оп­ти­че­ской ло­ка­ции и оп­ти­че­ской свя­зи, вы­де­ля­ют в са­мо­сто­ят. раз­дел.

Ста­ти­стич. яв­ле­ния в не­ли­ней­ной оп­ти­ке мо­гут быть свя­за­ны как со ста­ти­сти­кой из­лу­че­ния (не­ла­зер­ные ис­точ­ни­ки, ла­зер­ное из­лу­че­ние с не­син­хро­ни­зо­ван­ны­ми мо­да­ми и др.), так и со ста­ти­сти­кой сре­ды (собств. элек­тро­маг­нит­ные флук­туа­ции в сре­де, ста­ти­сти­че­ски не­од­но­род­ные сре­ды и др.). Слу­чай­ная мо­ду­ля­ция волн мо­жет су­ще­ст­вен­но из­ме­нять ха­рак­тер и эф­фек­тив­ность не­ли­ней­но-оп­тич. взаи­мо­дей­ст­вия. Ме­то­да­ми не­ли­ней­ной оп­ти­ки мож­но по­лу­чить пуч­ки с фа­зой, ком­плекс­но со­пря­жён­ной с ис­ход­ной (см. Об­ра­ще­ние вол­но­во­го фрон­та). Ис­сле­до­ва­ние флук­туа­ций из­лу­че­ния в ла­зе­рах по­зво­ля­ет ана­ли­зи­ро­вать ди­на­ми­ку из­лу­че­ния; зна­ние ста­ти­стич. свойств из­лу­че­ния да­ёт воз­мож­ность ис­поль­зо­ва­ния ла­зе­ров в разл. при­ло­же­ни­ях.