СТАТИСТИ́ЧЕСКАЯ О́ПТИКА
-
Рубрика: Физика
-
Скопировать библиографическую ссылку:
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.