Файл: Курикша, А. А. Квантовая оптика и оптическая локация (статистическая теория).pdf

А. А. К У Р И К Ш А

Квантовая оптика и оптическая локация

(СТАТИСТИЧЕСКАЯ ТЕОРИЯ)

Москва «Советское радио» 1973

5.4.Основные особенности структуры оптимального при­ емника, связанные с учетом квантовых эффектов . . 165

5.5.Оптимальная обработка поля при наличии фазовых

3

ПРЕДИСЛОВИЕ

Многие из существующих приборов, регистрирующих

в этой области, начавшиеся в пятидесятых годах, ведут­ ся в настоящее время весьма широким фронтом. Их практическая значимость возрастает по мере совершен­ ствования техники приема сигналов оптического диапа­ зона, освоения новых поддиапазонов и расширения сфе­ ры применения оптической локации и связи.

В настоящее время осваивают ультрафиолетовый и рентгеновский диапазоны в космической астрономии. Продолжается совершенствование техники и методов локации в инфракрасном диапазоне. Быстро совершен-

.ствуется активная оптическая локация, прогресс которой тесно связан с развитием лазерной техники. В активной оптической локации сочетаются возможности точного

недавно измерениях дальности до Луны с использовани­

тим, что в этой области спектра локация с использовани­ ем электромагнитного .излучеиия близка іпо методам ре­ гистрации сигнала к локации с использованием корпус­

приема сигналов может быть полезным как в методоло­

рассмотрение, установить строгие физические ограниче­ ния для повышения чувствительности приемников при использовании усилителей и для разрешения сигналов от 'близкорасположенных целей.

2

Книга, предлагаемая вниманию читателя, содержит изложение основ квантовой теории приема сигналов применительно к радиолокации. В ней с позиций кван­ товой теории рассматриваются традиционные для ра­ диолокации задачи обнаружения цели, измерения на­ правления и времени прихода сигнала, разрешения

фотодетектированием, с предварительным усилением сигнала в квантовом или параметрическом усилителе, с объемным преобразованием частоты и с преобразова­

теории и методика описания квантованных полей излу­ чения 'различной физической природы.

Во второй главе рассмотрены вероятностные харак­ теристики квадратичных функционалов излучения. Наря­ ду с описанием общей методологии получения таких характеристик здесь содержится обширный расчетный материал, используемый в последующих главах.

Третья глава посвящена фотодетекторным приемни­ кам излучения, а четвертая — приемникам с предвари­ тельным усилением и преобразованием частоты.

В последней, пятой главе изложены методы и резуль­ таты синтеза оптимальных приемников квантованных сигналов. По мнению автора, эти вопросы, весьма инте­ ресные для теоретика, имеют сравнительно малое прак­ тическое значение, поскольку полученные в результате синтеза методы обработки сигнала для большинства практически важных случаев несущественно отличаются от уже известных и используемых (исключением можно считать обработку сигнала протяженного объекта, свя­ занную с определением ^его формы и размеров при нали­ чии фазовых искажений). Именно поэтому задачи син­

вой главы) базируется главным образом на оригиналь­ ных работах, выполненных лично автором и при его уча­ стии. Ссылки на другие работы в этой области не пре­ тендуют на библиографическую полноту.

5

КВАНТОВАЯ СТАТИСТИКА СВЕТОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

1.1.Общие положения квантовой теории

Внастоящее время огромное число фактов, накоп­ ленных физикой, удается объяснить только с позиций квантовой теории, в основе которой лежат следующие допущения (постулаты) :

1.Полностью определенное (так называемое «чи­ стое», т. е. в максимальной степени освобожденное от случайности) состояние динамической системы может быть описано единичным вектором в гильбертовом про­ странстве (вектором состояния).

2. Результат измерения любой величины, характери­ зующей состояние системы (динамической переменной), вообще говоря, случаен. Для системы, находящейся в чистом состоянии, вероятность фиксирования при измерении определенного значения динамической пере­ менной равна норме проекции*' вектора состояния

ет рассматриваемое значение. В результате взаимодей­

системы соответствует самосопряженный линейный опе-

(Bj-A)—скалярное произведение; проекция интегрируемой в квад­

6