光的经典二阶相干性PDF电子书下载

第1章 随机过程和随机场概述 1

1.1 关于概率 1

1.2 上帝掷骰子吗 4

1.3 随机变量及其描述方式 5

1.3.1 随机变量 5

1.3.2 分立随机变量（δ-函数） 7

1.3.3 随机变量的各阶矩（平均） 9

1.3.4 两个或更多随机变量之间的关系 11

1.3.5 最常用的概率密度函数的形式：正态分布 14

1.4 随机过程 19

1.4.1 随机过程、平稳随机过程 19

1.4.2 自相关函数的性质 23

1.4.3 平稳随机过程的谱展开 25

1.4.4 两个平稳随机过程之间的关系 27

1.4.5 增量平稳过程 29

1.5 复解析信号与随机性 32

1.5.1 复解析信号 32

1.5.2 随机准单色信号 37

1.6 随机场 40

1.6.1 标量场和矢量场 40

1.6.2 均匀各向同性随机场 41

1.6.3 均匀随机场的谱展开 43

1.6.4 局部均匀各向同性随机场 46

1.6.5 空-时相关 48

第2章 标量场的二阶相干性 50

2.1 时域相干性和相干时间 50

2.1.1 时域相干性的实验观察 50

2.1.2 实验现象的数学描述 52

2.2 空间相干性 56

2.2.1 空间相干性的实验观察 57

2.2.2 条纹形态的数学分析 60

2.2.3 准单色条件和互谱纯条件 61

2.3 相干性的传播 64

2.4 互相干函数的极限形式 68

2.4.1 相干场 69

2.4.2 非相干场 70

2.5 Van Cittert-Zernike定理 72

2.5.1 Van Cittert-Zernike定理的基本表述 72

2.5.2 圆形平面非相干光源的辐射 74

2.5.3 应用实例——Michelson星体干涉仪 78

2.6 部分相干光源的辐射 80

2.7 谢尔模型光源、准均匀光源 84

2.7.1 谢尔模型光源和准均匀光源的数学表述 85

2.7.2 圆球形发光体的空间辐射 87

2.8 二次平面光源的辐射 90

2.8.1 一般讨论 90

2.8.2 准均匀平面光源 92

2.8.3 准均匀平面光源的辐射 93

2.8.4 逆向问题 96

第3章 光束 100

3.1 光场的二维傅里叶变换 101

3.1.1 光场二维傅里叶变换的“角谱”特征 101

3.1.2 光波在z≥0的区域的传播特征 104

3.1.3 角谱表述的另一种形式 105

3.1.4 远距离时的近似表述 106

3.1.5 在角谱表述下的光场相干性 108

3.2 高斯光束 110

3.2.1 为什么是“高斯” 110

3.2.2 高斯光束的数学表述 111

3.2.3 高斯光束的解读 113

3.3 高斯-谢尔模型光束 115

3.3.1 光束的等效原理 116

3.3.2 高斯-谢尔模型 118

3.3.3 GSM光源的极限状况 119

3.3.4 参数σs和σg的物理意义 121

3.3.5 高斯-谢尔模型光束原理 124

3.4 光束品质或光束“质量” 132

3.4.1 M2因子 133

3.4.2 斯特列尔比 136

3.4.3 桶中功率 139

3.5 题外话：关于“无衍射光束” 141

第4章 矢量场相干性的应用——偏振的描述 145

4.1 琼斯矢量和相干矩阵 148

4.2 理想偏振实验的描述 150

4.2.1 相干矩阵的测量 150

4.2.2 I′（δ,θ）的变化规律 151

4.3 偏振的相干矩阵表述 153

4.3.1 完全的非偏振光、自然光 153

4.3.2 完全的偏振光 155

4.3.3 偏振度 156

4.4 准单色光束经过偏振器件 159

4.4.1 传输矩阵或琼斯矩阵 159

4.4.2 完全的偏振光通过偏振器件 160

4.4.3 典型偏振器件的传输矩阵 160

4.4.4 偏振器件的级联 164

4.5 斯托克斯参数 165

4.5.1 斯托克斯参数的基本概念 165

4.5.2 斯托克斯参数和相干矩阵 169

4.5.3 用斯托克斯参数表达偏振度 170

4.5.4 偏振器件及其级联 172

第5章 矢量随机场的应用——光学湍流 174

5.1 关于“湍流” 175

5.1.1 湍流的发生 175

5.1.2 柯尔莫哥洛夫湍流模型 177

5.1.3 湍流中的温度场和折射率场 182

5.1.4 被动保守标量——位温 183

5.1.5 温度场的随机特征 184

5.1.6 折射率场 185

5.1.7 折射率结构常数的测量 188

5.1.8 大气中C2n的概况 191

5.2 湍流中光束传播的实验现象 195

5.2.1 图像模糊 196

5.2.2 光强起伏 196

5.2.3 光束漂移和光束扩展 197

5.3 理论处理之一——经典处理的微扰解法 199

5.3.1 基本方程 199

5.3.2 经典处理的一些主要结果 203

5.3.3 光强的概率密度分布 205

5.3.4 笔者的评述 210

5.4 湍流效应的时间特性 214

5.5 理论处理之二——光线传播解法 217

5.5.1 对相位起伏的解释 217

5.5.2 对幅度起伏的解释 219

5.5.3 对起伏饱和现象的解释 221

5.6 其余的话 223

5.6.1 光束的传播 223

5.6.2 “矩”方程 224

5.6.3 相干性的影响 226

5.6.4 关于自适应光学 228

5.7 关于“附录中的学者” 229

参考文献 230

附录 所涉及的学者简介 231