5.4. Теоремы эквивалентности для плоских источников, генерирующих одинаковую интенсивность излучения

Одним из весьма полезных свойств лазерных источников является их способность генерировать оптические лучи, т.е. создавать поля, которые являются сильно направленными. Интенсивность излучения таких полей концентрируется в достаточно узком телесном угле, а точнее, как функция имеет в направлении резкий пик. Вследствие того, что лазерный источник является сильно когерентным источником, можно было бы предположить, что только когерентные источники могут генерировать лучи. На самом деле это не так. Было обнаружено, что источники, обладающие другими свойствами когерентности, также могут создавать идентичные распределения интенсивности излучения. В частности, было показано, что квазиоднородные источники, которые, как мы узнали ранее, являются некогерентными, в глобальном смысле, могут создавать то же самое распределение интенсивности излучения, как и пространственно когерентный лазерный источник. Это открытие стало началом исследований, которые привели к формулировке ряда «теорем эквивалентности». Эти теоремы определяют условия, при которых источники, в разных состояниях когерентности и для разных пространственных распределений спектральной плотности, будут генерировать поля с одинаковой интенсивностью излучения. Свойства когерентности света, создаваемого двумя эквивалентными источниками будут, конечно, разными. Этот факт предлагает ряд возможных приложений. Например, лучи с низкой пространственной когерентностью не будут создавать нежелательных спекл-эффектов, которые обычно имеют место при использовании сильно когерентных лазерных лучей; это свойство является особенно полезным, например, в литографии, где требуется очень высокое разрешение.

В настоящем разделе мы сформулируем основные теоремы эквивалентности и продемонстрируем их на численных примерах и некоторых экспериментальных результатах.