7.9. Сравнение лазерного и теплового излучений

Используя устройство, показанное на рис. 7.9, можно добиться того, чтобы два пучка (от лазера и от ртутной лампы) имели одну и ту же степень пространственной когерентности. Чтобы получить ту же самую степень временной когерентности, в устройство на рис. 7.9 необходимо ввести фильтр, который пропускал бы только в очень узкой полосе частот, совпадающей с полосой частот генерации Не-Ne-лазера. Будем считать, что ширина полосы генерации лазера Поскольку ширина линии излучения рассматриваемой ртутной лампы Гц, благодаря фильтрации выходная мощность уменьшается еще более чем на десять порядков величины (теперь Р да Напомним, что первоначальная мощность лампы равнялась Это также показывает, насколько более сложно получить явление интерференции света (для осуществления которой требуются источники света высокой когерентности), применяя некогерентные источники света.

Этот выходной пучок от ртутной лампы теперь имеет такую же пространственную и временную когерентность, что и Не-Ne-лазер. Поэтому естественно спросить, обладает ли этот свет точно такими же характеристиками когерентности, как и лазерный пучок. Ответ на такой вопрос является отрицательным. Несмотря на предпринятые меры, которые столь отрицательно сказались на выходной мощности, лазерное излучение все же более когерентное, чем «отфильтрованный» свет лампы. Это различие обусловлено, как показано в разд. 7.4, разными статистическими свойствами двух источников света. В разд. 7.4 мы действительно показали, что флуктуации пучка непрерывного лазера по существу состоят из случайных колебаний его фазы в пределах угла (рис. 7.1,а), в то время как флуктуации теплового излучения обусловлены случайными движениями в окрестности начала координат точки, представляющей величину в плоскости Если теперь два пучка приготовлены таким образом, что они имеют одинаковую временную когерентность, то скорость движения этой характерной точки для обоих случаев на рис. 7.1, а, б будет той же самой. Если затем сделать так, что оба пучка будут иметь одинаковую пространственную когерентность, то указанная скорость движения будет той же самой

в любой точке волнового фронта. Предположим, что интенсивности обоих пучков одинаковы. Это можно в принципе осуществить либо ослаблением лазерного пучка линейным аттенюатором, либо усилением пучка теплового излучения с помощью линейного усилителя (с коэффициентом усиления в примере, рассмотренном в предыдущем разделе!). Это означало бы просто, что в выражении (7.9) величина такова, что равно средней интенсивности излучения теплового источника. Несмотря на это статистические свойства лазерного излучения и излучения теплового источника остаются различными, поскольку линейное ослабление или усиление пучка не меняет статистических свойств источников.