非相干性

非相干性簡介

非相干性（Incoherence）指隨機性輻射。普通的光線為非相干光，而雷射則是高度的相干光。

非相干情況下，系統的物像關係為：

是幾何光學理想像的強度分布

是非相干脈衝回響，也叫強度點擴散函式，是點物產生的像斑的強度分布。

非相干照明下，像的強度分布是理想像的強度分布與強度點擴散函式的卷積。

非相干光的發光機理

由於普通光源具有隨機性輻射特徵，普通光源就具有非相干性，也就是非相干光。

當原子中大量的電子受外來激勵而處於激髮狀態。處於激髮狀態的電子是不穩定的，它要自發地向低能級狀態躍遷，並同時向外輻射電磁波。當這種電磁波的波長在可見光範圍內時，即為可見光。電子的每一次躍遷時間很短（10-8s）。由於一次發光的持續時間極短，所以每個原子每一次發光只能發出頻率一定、振動方向一定而長度有限的一個波列。由於原子發光的無規則性，同一個原子先後發出的波列之間，以及不同原子發出的波列之間都沒有固定的相位關係，且振動方向與頻率也不盡相同，這就決定了兩個獨立的普通光源發出的光不是相干光，因而不能產生干涉現象。

非相干光源例子——LED光源

一般認為 LED 為非相干光源。 LED 不含有雷射的光學諧振腔，是利用P-N 節中的輻射出來的螢光。 LED 光源的頻譜寬度較大，時間相干性很低。而且 LED 的發光面積相遠遠大於常見相干光源的發光面積。所以 LED 光源的空間相干性也遠遠低於常見相干光源。

LED 光源發光基本原理

LED 是由 GaAs， GaAsP 等Ⅲ -Ⅴ 族半導體化合物構成，就有一般半導體的基本性質，即 P-N 結在正向電壓下導通，在反向電壓下截止，以及半導體的反響擊穿特性。它與不同半導體不同的是，當 LED 中 P-N 結的電子、空穴進行擴散運動過程中，會在 P-N 結上形成一個與電子空穴擴散方向相反的電壓 e△ V，通過這個勢壘電壓的不斷加大，擴散過程逐步達到動態平衡。此時在 P-N 結上加以正向電壓， P-N 街上的勢壘 e△V 降低，電子與空穴在P-N結上重新結合，並將能量以光能的形式釋放出來。

LED 光源的基本結構

LED 發射的是自發輻射光（非相干光）。大多的 LED 採用了雙異質結結構，把有源層夾在 N 型介質和 P 型介質限制層之間， LED 與雷射不同，本身沒有光學諧振腔。發光二極體（LED）分為正面發光型和側面發光型，
其中正面發光型的 LED 驅動電流相對較小，但光功率一般大於側面發光型的LED。

相干光處理與非相干光處理比較

相干光系統與非相干光系統

相干光系統：在相干處理系統中，輸出光強除了是輸入光強的疊加外，還存在相干項的影響。

非相干光系統：由於輸入圖像各點的光互不相干，互相關項的平均值為零。也就是，非相干光處理系統是強度的線性系統，滿足強度疊加原理。

比較

相干——振幅疊加——可正可負——可完成加、減、乘、除、微分、卷積等運算

非相干——光強疊加——實函式—— 無上述運算

非相干性

基本介紹