6.3.2 光子聚束和反聚束
在第5章中，按照光的统计性质将光分成三类：亚泊松光、泊松光和超泊松光。现在基于二阶关联函数的取值，给出光的另外一种分类方式：聚束光、相干光和反聚束光。它们对应的二阶关联函数表示如下：
(1)对聚束光，有g(2)(0)＞1;
(2)对相干光，有g(2)(0)=1;
(3)对反聚束光，有g(2)(0)＜1。
按照6.3.1节的讨论，经典混沌光对应着聚束的光子流，满足g(2)(0)＞1；相干光对应着完全随机的光子流，满足g(2)(0)=1，即聚束光和相干光与经典结果相容。而反聚束的光子流，满足g(2)(0)＜1，没有经典对应，是与经典结果相悖的纯粹量子现象。3种光的光子流的区别可由图6.6简单说明。
图6.6 聚束光、相干光和反聚束光的光子流对比
(1)相干光
完全相干光满足泊松统计，连续的两个光子之间具有完全随机的时间间隔。这意味着对于所有的τ，获得一个截止脉冲的概率是完全相同的。即，对于所有的τ（当然包括τ=0），都有g(2)(τ)=1，这是泊松光子统计随机性的另一种表现形式，这也为区分其他类型的光提供了一种方便的参照。
(2)聚束光(https://www.daowen.com)
满足二阶关联函数g(2)(0)＞1的光称为聚束光。如名字所指，聚束光的光束由抱团聚集在一起的光子组成。这意味着如果在t=0时刻探测到一个光子，那么在随后一个很短时间内探测到光子的概率要远远高于相隔很长时间探测到光子的概率。因此，可以预期g(2)(τ)在τ很小时的取值远大于τ很大时的取值，即g(2)(0)＞g(2)(∞)。另外，光子流中光子具有聚集在一起的趋势的特征也与光子是玻色子的事实相符。
由6.2节看到，经典光满足关系式：g(2)(0)≥1和g(2)(0)≥g(2)(τ)。显然，聚束光满足这些条件，因此与经典理论解释相符合。从放电灯管发出的混沌光就是聚束光。
(3)反聚束光
在反聚束光中，光子之间距离不是随机的，而是具有规则的时间和空间间隔。如果光子的流动是规则的，那么两次光子计数之间会有较长的时间间隔。此时，如果τ比较小，D1探测到一个光子后在D2上探测到另一个光子的概率也比较小，这个概率随τ增大而增大。因此，反聚束光具有如下特点：
这显然与前面经典光适用的方程式g(2)(0)≥1和g(2)(0)≥g(2)(τ)是相悖的。因此，光子反聚束的观测是没有经典对应的纯粹量子效应。反聚束光的两种可能形式的二阶关联函数变化曲线由图6.7给出,关键之处在于g(2)(0)小于1。
图6.7 反聚束光的两种可能形式的二阶关联函数变化曲线
光子反聚束效应通过二阶关联函数来体现光场的非经典特征，是量子光场的非经典现象之一。在第5章中，我们研究了亚泊松光的性质，结论是亚泊松分布是光量子性的显著标志。现在的问题是：光子的反聚束和亚泊松统计是否为相同量子光学现象的不同描述方式？理论研究表明：仅在单模情况下，亚泊松统计与光子反聚束效应是等价的。虽然，两种现象并不完全等同，但大部分情况下非经典光会同时展示出光子反聚束效应和亚泊松统计特征。
