Когерентность и шумы

Параметры Лазеров подразделяются на внешние и внутренние. Внешние параметры характеризуют излучение, вышедшее из лазера внутренние связаны с процессами, происходящими внутри резонатора с рабочим веществом. К внешним основным параметрам относятся энергия и мощность излучения, длительность импульса, угловая расходимость пучка света, когерентность излучения и поляризации. Помимо этого в ряде случаев необходимо знать распределение энергии и мощности внутри пучка, его спектральный состав и изменение во времени, а также изменение угловой расходимости в ближней и дальней зонах. К внутренним параметрам относятся спектр мод резонатора, усиление и шумы в ряде случаев требуется знать также порог генерации и насыщение. Различные типы лазеров имеют различные параметры, определяющие области их применения в науке и в технике, и в частности в машино-и приборостроении. [c.19]

В первой главе рассматривается статистическая модель когерентной оптической системы связи и кратко анализируются некоторые виды распределений сигналов и шумов, действующие в системе. [c.15]

Таким образом, имея распределения теплового шума и суперпозиции когерентного сигнала и шума (2.1), можно рассматривать вопрос обнаружения сигнала в шуме. Входящие в ф-лу (2.1) средние значения обозначим как [c.56]

Одной из особенностей формирования шумов в данной системе является освещение шумящего материала когерентным светом. Как известно, в случае когерентного освещения сложение сигнала и шума происходит по амплитуде, а не по интенсивности. Для расчета отношения сигнал/шум можно воспользоваться выражением [c.258]

Основным назначением любого канала (системы) связи является получение и воспроизведение информации, и фундаментальным параметром, который наиболее полно характеризует такую систему служит информационная емкость. Независимо от природы системы будь то электрическая, оптическая или электрооптическая система она предназначена для обработки информационного сигнала, кото рый может быть либо полностью детерминированным, либо стати стическим. В детерминированном случае сигнал обычно задается в виде ряда или интеграла Фурье, т. е. он является периодической или затухающей волной, величина которой точно определена для всех значений переменной (время или пространство). С другой стороны, статистические сигналы для любых значений независимой переменной (время или пространство) не принимают определенных значений, а нам известны лишь их вероятности. Анализ и синтез информационного содержания этих статистических сигналов, обычно называемых случайными , проводят статистическими или вероятностными методами. В сущности случайные сигналы в бесконечных пределах не имеют фурье-образов, и приходится обращаться к статистическому анализу. Статистические методы можно применять и к детерминированным сигналам, однако наиболее широкое применение они нашли в анализе случайных процессов. В оптике такие методы используются как основной аппарат в построении классической теории частичной когерентности, при анализе шумов зернистости фотографических материалов и исследовании когерентных оптических шумов, называемых спеклами . [c.83]

Самым элементарным примером поля с факторизованной функцией является любое классическое поле, для которого точно определены коэффициенты Фурье С, т. е. любое поле, для которого распределение вероятностей Р ( Сд ) сводится к произведению б-функций. В этом случае функция Ш (л ) есть само классическое поле х). Здесь мы впервые замечаем тесную связь, которая существует между когерентностью и отсутствием шумов,— связь, которую мы вскоре обсудим подробнее. Отсутствие случайности или шума в определении коэффициентов Фурье долгое время служило в технике связи критерием когерентности сигнала. [c.50]

Шум местного генератора. Выходной сигнал местного генератора может содержать когерентные и некогерентные составляющие, которые не используются в процессе смешения. [c.204]

Информационное содержание сигналов обычно искажается другими сигналами и шумом. Поэтому в решении проблем электрической связи и радиолокационной техники приобретает большое значение развитие методов и оборудования для извлечения полезной информации из искаженных сигналов. Значительная часть понятий и технических решений, разработанных применительно к когерентной технике связи и радиолокации, непосредственно используется и для волнообразных процессов, применяемых в неразрушающих испытаниях. В этой главе, в частности, дается объяснение возможности использования двух понятий волнового сопротивления и функции передачи. [c.332]

Однако реализовать на практике столь высокую плотность записи не удается. Это объясняется тем, что лазерное излучение с ограниченной пространственной и временной когерентностью вызывает смазывание интерференционной картины и уменьшение когерентности, так как особо мелкие детали восстановить становится невозможно. На уменьшении контрастности сказываются также различного рода пространственные шумы, заключающиеся в наличии на голограмме трещин, пыли и других дефектов. Некоторое ограничение плотности записи 96 [c.96]

В целях дальнейшего совершенствования статистического способа обнаружения сигналов от дефектов на фоне структурных помех можно применять синхронное детектирование и когерентное накопление сигналов. При использовании этих методов учитывают фазы приходящих на приемник высокочастотных колебаний, в то время как при рассмотренном выше амплитудном детектировании и некогерентном накоплении учитывают только амплитудные составляющие структурных помех и сигнала от дефекта, При некогерентном накоплении отношение сигнал—помеха увеличивается в У Л/, где N — число суммируемы некоррелированных по шумам эхо-сигналов. При когерентном накоплении это отношение увеличивается в N раз, т. е. оно в N раз больше, чем при некогерентном. Фактически обработка сигналов методом акустической голографии является когерентной обработкой сигналов при этом отношение сигнал — помеха повышается. [c.297]

Обзор работ по использованию лазерных анемометров для однофазных потоков представлен в [122]. Их применение для двухфазных потоков описано в 35, 122]. Исследования, приведенные в [36, 112, 123], посвящены скольжению частиц жидкой фазы в двухфазном потоке, где почти с одинаковым успехом можно использовать как ЛДА, так и ЛРА. Однако неизбежное возникновение пленки жидкости на прозрачных стеклах канала приводит к нарушению когерентности лучей ЛДА и увеличению фоновых засветок, что выражается в увеличении шума и даже исчезновении доплеровского сигнала. В ЛРА, где когерентность луча не имеет значения, эта проблема отпадает и основная причина ухудшения сигнала объясняется фоновыми засветками. Заметим, что подобное явление сильно сказывается при работе с лазерными анемометрами в узких каналах. При исследовании двухкомпонентных потоков (воздух—вода) преимущество ЛРА в сравнении с ЛДА, использующим бипризму Френеля в качестве расщепителя луча, были очевидными. [c.55]

В последние 3-4 десятилетия произошли существенные изменения в понимании природы турбулентности в свободных струях, слоях смешения, следах и пристеночных течениях, связанные с открытием крупномасштабных когерентных структур. Когерентные структуры - это крупномасштабные периодические вихревые образования, которые возникают вследствие неустойчивости слоев смешения, развиваются и взаимодействуют друг с другом на фоне мелкомасштабной турбулентности. Эти структуры имеют масштабы, соизмеримые с поперечным размером слоя смешения, и характеризуются достаточно большим временем существования. Интерес к изучению когерентных структур обусловлен их важной ролью в процессе турбулентного перемешивания, горения и генерации аэродинамического шума. Наиболее важным аспектом существования этих структур в струйных течениях является возможность управления турбулентностью с помощью прямого воздействия на эти структуры. [c.7]

Третья глава содержит результаты экспериментальных исследований влияния акустических возмущений на генерацию аэродинамического шума дозвуковых струй. Рассмотрено влияние начальных условий истечения, модового состава акустического возбуждения и когерентных структур на шум изотермических и неизотермических турбулентных струй в ближнем и дальнем поле. [c.9]

Когерентные структуры могут излучать шум в процессах их образования, роста, спаривания и разрушения в конце начального участка. Существует ряд экспериментальных доказательств связи когерентных структур с шумом струи. [c.32]

Выше упоминалась важная роль когерентных структур в крупномасштабном переносе импульса, тепла и массы, а также в генерации аэродинамического шума в турбулентных дозвуковых струях. Изучение образования, взаимодействия и распада этих структур позволило существенно углубить существующие представления о механизме турбулентного смешения и образования шума в струях. Зависимость когерентных структур от начальных условий истечения и их чувствительность к различного рода периодическим возмущениям открывает широкие возможности для эффективного управления аэродинамическими, тепловыми и акустическими характеристиками начального участка турбулентных струй, т.е. направленного изменения этих характеристик. [c.40]

Когерентные крупномасштабные структуры эффективно излучают шум, так как в процессе своего движения по потоку они существенно изменяются вследствие их утолщения, спаривания и последующего разрушения. Изме- [c.125]

Флуктуации и шумы в лазерах. Тепловые шумы оптич, резонатора и спонтанное излучение атомов (молекул) активной среды являются принципиально неустранимыми источниками шума в лазерах. Шумы приводят к естеств. флуктуациям амплитуды и фазы одночастотного н одномодового лазера, вследствие к-рых существуют предельные значения временных и пространственных статистич. характеристик лазерного излучения естеств. ширина частотного спектра, определяемая ф-лой Шавлова — Таунса ф-ла (8) в ст. Лазер] естеств, угл. расходимость, предельная пространственная когерентность. В режиме генерации нескольких несинхронпзованных (несвязанных) продольных и (или) поперечных мод статистика излучения существенно меняется она становится практически гауссовой. [c.664]

В 126] были получены статистические характеристики полей, являющихся смесью многомодовых когерентных и хаотических полей кроме того, исследовался вопрос выделения модулированного информационным спектром оптического излучения в шумах. [c.13]

В практических случаях приема и обнаружения сигнального излучения может иметь место ситуация, когда выделяется ослабленное широкополосное излучение твердотельного ОКГ (например, полоса полупроводниковых ОКГ или ОКГ на стекле с примесью неодимия может достигать нескольких десятков ангстрем) на фоне теплового шума. В этом случае интервал наблюдения много больше времени когерентности сигнальной составляющей лоля. Статистические свойства такого излучения совпадают со свойствами быстро флуктуирующего шума и имеют практически пуассонов-ское распределение вероятностей отсчетов. Поскольку и тепловое излучение (при очень слабой интенсивности) может характеризоваться также нуассоновским распределением, суперпозиционное поле, состоящее из сигнальной и шумовой компонент, будет иметь закон распределения Пуассона. Аналитическое выражение распределения вероятности отсчетов фотоэлектронов для многомодового излучения, являющегося суперпозицией ряда когерентных и шумовых мод при статистической связи между ними, в настоящее время в общем виде еще не получено весовая и производящая функции, а также моменты распределения приведены в (11 табл. 1.1). Из выражения для весовой функции следует, что излучение является многомерным гауссовским процессом в комплемсном [c.49]

В случае весьма слабого сигнала и интенсивных помех число отсчетов в принимаемой реализации смеси сигнала и шума должно быть достаточно большим. Лишь в этом случае можно осуществить уверенный прием и выделить полезный сигнал. В этом разделе рассмотрим два случая 1) обнаружение монохроматического когерентного сигнала в тепловом шуме при большом числе отсчетов 2) обнаружение монохроматического когерентного сигнала в пуассоновских шумах также при большом числе отсчетов. Монохроматический сигнал может быть постоянным по интенсивности или ступенчатомодулированным. Первый случ ай, как уже указывалось, характерен при обнаружении сигнала на фоне теплового излучения большого ансамбля макроскопических источников (фон излучения Земли, Луны, планет, звезд рассеянное излучение атмосферы и т. д.). В этом случае статистическое распределение сигнальных фотонов подчиняется закону Пуассона, а распределение шумовых фотонов — закону Бозе—Эйнштейна (см. приложение 2). [c.63]

Учесть шумы при наличии сигнала можно, если иметь в виду, что в случае когерентного света происходит сложение сигнала и шума не по интенсивности, а по амплитуде. Восстанавливаюш,ая волна, проходящая через шумящий записывающий материал, создает, в свою очередь, волну, амплитуда которой слагается из амплитуд сигнала и рассеянного фона. В плоскости изображения в пределах i-ro ее элемента суммарная амплитуда А1= Асг+Аф1, в то время как суммарная интенсивность [c.74]

Первая ступень получения голограммы — это фотографическая запись интерференционной картины, образованной объектной волной в зоне дифракции Френеля и опорной волной. Вторая ступень — восстановление записанного на голограмме изображения объекта путем освещения голограммы репликой опорной волны. Восстановленное таким образом изображение обладает трехмерными свойствами исходного объекта, а его качество зависит от угла между опорной волной и волной, продифрагировавшей на объекте. Габор работал с осевыми голограммами ), для которых этот угол равен нулю (т, е. опорная и дифрагирующая волны являются соосными). При восстановлении голограмма Габора формирует два сопряженных изображения объекта и когерентный фоновый шум, которые локализуются вблизи оптической оси. Это обстоятельство приводит к существенному ухудшению качества восстановленного изображения из-за интерференции между интересующим нас сфокусированным изображением объекта и фоновым шумом, а также между этим шумом и расфокусированным сопряженным изображением объекта. Лейт и Упатниекс в своих экспериментах ввели внеосевую опорную волну, представляющую собой несущую волну, модулированную информацией об объекте. Эти голограммы также создают при восстановлении два сопряженных изображения и фоновый шум однако два восстановленных изображения, каждое из которых может быть сфокусировано отдельно в своей плоскости, оказываются пространственно разделенными по углу друг от друга и от осевого фонового шума. Благодаря этому получаются восстановленные изображения хорошего качества, причем никакой интерференции с другими распределениями света, порождаемыми голографическим процессом, не происходит. [c.154]

В п. 7.3.6 мы упоминали о важной модификации звездного интерферометра Майкельсона, предложенной Брауном и Твиссом. В разработанной ими системе свет от звезды фокусируют иа два фотоэлектрических детектора Р1 и Р , и информация о звезде получается путем изучения корреляции флуктуаций их выходных токов. Полный анализ характеристик такой системы должен учитывать квантовую природу фотоэффекта ) он требует также определенных знаний по электронике и поэтому выходит за рамки настоящей книги. Однако нетрудно понять принцип метода. При идеальных условиях эксперимента (отсутствие шума) ток на выходе каждого фотоэлектрического детектора пропорционален мгновенной интенсивнос-1-и 1 (/) падающего света, а флуктуация этого тока пропорциональна А/(/) = I ()—. Следовательно, в интерферометре Брауна и Твисса измеряется величина, пропорциональная 01. = <Д/1Д/а>. Простой статистический расчет показывает 1591 (см. также [60]), что Q,2 пропорционально квадрату степени когерентности и, значит, величина Q,2, так же как и дает иифор.мацию о размере звезды. [c.470]

В основе способа DIANA лежит усовершенствованный алгоритм,, предложенный в работе [15]. Этот алгоритм позволяет pa uj,en-лять сейсмическую запись в пространственно-временном окне на когерентную часть, описывающую характеристики отражения, и некогерентную часть, описывающую свойства сейсмических шумов. Динамические параметры отражений и шумов определяются в частотной области с помощью БПФ многоканальных автокорреляционных функций сигналов Rs и помех Rn. [c.60]

В радиотехнике также по.чезно введенное понятие длины когерентности. Но если исключить различные технические непо.чад-ки и недостатки схемы и связывать Tkoi только с флуктуациями в генераторе радиоволн, возникающими, например, вследствие "дробового эффекта" (см. 8.1), то для Тког получается величина порядка 100 ч, что соответствует длине когерентности сх ог а 10 км. Эта длина больше размеров солнечной системы, что означает отсутствие принципиального предела дальности радио-интерферометрических измерений. Эффективность такого метода определяется Jшшь. энергетическими соотношениями (в частности, отношением сигнал/шум) и уже упоминавшимися техническими погрешностями используемых радиотехнических устройств. [c.189]

За последние годы существенно повысился интерес к вопросам, связанным со статистическими характеристиками света. Интенсивно изучаются когерентные световые поля, обладающие неклассической статистикой фотонов. Эти работы, в частности, имеют целью уменьшить флуктуации фотоприема до уровня, определяемого дробовым шумом фототока. В рамках этой книги невозможно рассматривать эти работы, основанные на квантовой электродинамике и представляющие синтез волновых и корпускулярных представлений. Мы ограничимся предельно кратким указанием на цикл работ , в которых возможность наблюдения флуктуаций фотонов изучалась в классических схемах волновой оптики (интерферометры Юнга и Майкельсона) с использованием современных методов регистрации фототока. [c.451]

При изучении процесса преобразования случайных (некогерентного и настично когерентного) сигналов пользователь ПАСМ записывает оператор ВВОД ШУМА перед тем оператором, который описывает физический источник шумов. Если шум коррелирован, пользователь пакета задается значениями корреляционной функции или спектра мощности шумов. Если шум некоррелирован, работа с пакетом строится следующим образом [c.148]

Одним из методов А. л. с. является когерентная спектроскопия комбинационного рассеяния света. С помощью А. л. с. удаётся решать задачи, недоступные др. методам снсктроскопии поглои(ения или рассеяния света, значительно увеличить информативность оитич. спектроскопии, повысить отношение сигнал/шум на выходе т,радиц. спектрометров, улучшить их спектральное, пространственное и времепное разрешение. [c.39]

Квантовые шумы могут существенно исказить результаты интерференц. опыта, если полное число фо-тонав, зарегистрированных в максимуме интерференц, картины, невелико. Т. к. при осуществлении интерференц. опыта можно собрать излучение с площади, имеющей порядок величины го, и проводить измерения в течение вре.мени т,,, то при этом будут использованы все фотоны из объё.ма = т. е. из объёма когерентности. Еслп ср. число N фотонов в объеме К., называемое параметром вырождения, велико, то квантовые флуктуации числа зарегистрированных фотонов относительно невелики и не оказывают существ, влияния на результат измерений. Если же N невелико, то эти флуктуации будут препятствовать измерениям. [c.395]

Нестациопарная интерференция наблюдается только при достаточно высокой яркости источников света. Критерием является число фотонов в объёме когерентности к-рое должно бьггь не слишком малым по сравнению с1. Практически нестационарная интерференция имеет место только с лазерными источниками. Очень слабые проявления остаточной нестационарной интерференции в полях тепловых источников света наблюдаются в экспериментах по спектроскопии шумов излучения и но корреляции интенсивностей. Для их тсоретнч. описания помимо рассмотренной К. с. вводится когерентность второго порядка., выражающаяся через ф-ции корреляции уже ие полей, а интенсивностей (см. Квантовая оптика, Квантовая когерентность). [c.396]

П. к. лазерного пучка определяет статистич. связь между значениями поля не в произвольных точках пространства, а в разных точках поперечного сечения пучка. Вдоль направления распространения лазерного пучка статистич, связь определяется временной когерентностью излучения. Спонтанные шумы, возбуждение многих поперечных мод приводят к тому, что поперечная пространственная структура лазерных пучков становится случайной, а их поле излучения оказывается не полностью когерентным в пространстве. Вместе с тем масштаб поперечных корреляций лазерного излучения (поперечный радиус когерентности, радиус корреляции) значительно превосходит соответствующий масштаб аелазерных источников излучения. По величине отношения значений радиуса корреляции к радиусу пучка лазерного излучения различают два предельных случая излучения многомодового по поперечным индексам и одвомодо-вого. [c.152]

Требуемая энергия зондирования может быть сосредоточена в одном импульсе или в группе из п когерентных импульсов (т. е. пмпульсных вырезок из единого синусоидального колебания при этом напряжение сигнала на выходе возрастает в п раз в сравнении с одним импульсом). Возможно также увеличить энергию сигнала за счёт некогерентного интегрирования импульсов на видеочастоте в этом случае не потребуется поддержания определённых фазовых соотно1пений между импульсами на высокой и промежуточной частотах, но напряжение на интеграторе будет возрастать только как У"п. В теории Р, доказывается, что существует оптимальный приём, при к-ром достигается наибольшее возможное при данной энергетике превышение сигнала над шумом на выходе согласованного фильтра фильтра электрического, импульсная характеристика к-рого является зеркальным отражением на оси времени), Когерентный приём позволяет приблизить энергетику РЛС к теоретик, пределу. [c.220]

Излагаются результаты экспериментального исследования управления аэродинамическими и акустическими характеристиками дозвуковых и сверхзвуковых турбулентных струй путем воздействия на них акустических возмущений различных интенсивности и частоты. Исследованы когерентные структуры в дозвуковых турбулентных струях и их восприимчивость к воздействию гармонических акустических возмущений. Исследованы гене-ращ1я и подавление турбулентности в дозвуковых струях при низкочастотном/высокочастотном акустическом возбуждении дозвуковых струй и, соответственно, увеличение/уменьшение широкополосного шума таких струй. Рассмотрены активные и пассивные методы управления характеристиками сверхзвуковых неизобарических струй. Анализируются методы математического моделирования дозвуковых турбулентных струй с точки зрения их способности описать влияние периодического возбуждения на интенсификацию/ослабление турбулентного смешения при низкочастотном/высокочастотном возбуждении. [c.2]

При низкочастотном акустическом возбуждении струи (St < 1) Мур визуализировал поток и показал, что при частоте St , = 0,35 происходит су-шественная перестройка когерентных структур в начальном участке струи. На рис.3.5 представлены полученные в работе [3.23] зависимости относительного изменения уровня широкополосного шума от числа Струхаля Stj, при разных числах Маха Мо. Здесь по оси ординат отложено относительное приращение широкополосного шума струи (AL, дБ), достигнутое за счет акустического воздействия, к приращению воздействующего на струю шума чистого тона ALq, дБ). Согласно этим зависимостям с ростом числа [c.116]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...