Том 31, номер 09, статья № 1

Лукин И.П. Когерентность псевдо-бесселевых пучков в турбулентной атмосфере. // Оптика атмосферы и океана. 2018. Т. 31. № 09. С. 685–697.
Скопировать ссылку в буфер обмена
Аннотация:

Теоретически исследуются когерентные свойства бездифракционных псевдобесселевых оптических пучков, распространяющихся в турбулентной атмосфере. Проводится анализ решения уравнения для поперечной функции взаимной когерентности второго порядка поля оптического излучения, сформулированного на основе параксиального приближения скалярного волнового уравнения. Изучается поведение модуля и фазы комплексной степени когерентности, радиуса когерентности и интегрального масштаба степени когерентности бессель-гауссова оптического пучка и конической оптической волны, получаемой посредством конической фокусировки оптического пучка аксиконом, в зависимости от параметров оптических пучков и характеристик турбулентной атмосферы. Обнаружены значительные качественные и количественные различия между исследуемыми характеристиками когерентности для случаев бессель-гауссова оптического пучка и конической оптической волны. В целом при одинаковых условиях распространения в турбулентной атмосфере коническая оптическая волна обладает более высокой когерентностью, чем бессель-гауссов оптический пучок.

Ключевые слова:

бесселев пучок, аксикон, оптическое излучение, атмосферная турбулентность, когерентность

Список литературы:

1. Борн М., Вольф Э. Основы оптики. М.: Наука, 1973. 720 с.
2. Морс Ф.М., Фешбах Г. Методы теоретической физики. Т. 1. М.: Изд-во иностр. лит-ры, 1958. 930 с.
3. Миллер У. Симметрия и разделение переменных. М.: Мир, 1981. 342 с.
4. Киселев А.П. Локализованные световые волны: параксиальные и точные решения волнового уравнения (Обзор) // Оптика и спектроскопия. 2007. Т. 102, № 4. С. 661–681.
5. Durnin J. Exact solutions for nondiffracting beams. I. The scalar theory // J. Opt. Soc. Am. A. 1987. V. 4, N 4. P. 651–654.
6. Gori F., Guattari G., Padovani C. Bessel-Gauss beams // Opt. Commun. 1987. V. 64, N 6. P. 491–495.
7. McLeod J.H. The axicon: A new type of optical element // J. Opt. Soc. Am. 1954. V. 44, N 8. P. 592–597.
8. Friberg A.T. Stationary-phase analysis of generalized axicons // J. Opt. Soc. Am. A. 1996. V. 13, N 4. P. 743–750.
9. Ling D., Li J., Chen J. Analysis of eigenfields in the axicon-based Bessel-Gauss resonator by the transfer-matrix method // J. Opt. Soc. Am. A. 2006. V. 23, N 4. P. 912–918.
10. Коронкевич В.П., Харисов А.А., Гейл М.Т., Шутц Х. Многопорядковые дифракционные линзы для формирования бесселевых пучков // Автометрия. 1966. № 5. С. 38–43.
11. Aruga T., Li Sh.W., Yoshikado Sh., Takube M., Li R. Nondiffracting narrow light beam with small atmospheric turbulence-influenced propagation // Appl. Opt. 1999. V. 38, N 15. P. 3152–3156.
12. Birch P., Ituen I., Young R., Chatwin Ch. Long-distance Bessel beam propagation through Kolmogorov turbulence // J. Opt. Soc. Am. A. 2015. V. 32, N 11. P. 2066–2073.
13. Cheng M., Guo L., Li J., Huang Q. Propagation properties of an optical vortex carried by a Bessel-Gaussian beam in anisotropic turbulence // J. Opt. Soc. Am. A. 2016. V. 33, N 8. P. 1442–1450.
14. Chen Sh., Li Sh., Zhao Y., Liu J., Zhu L., Wang A., Du J., Shen L., Wang J. Demonstration of 20-Gbit/s high-speed Bessel beam encoding/decoding link with adaptive turbulence compensation // Opt. Lett. 2016. V. 41, N 20. P. 4680–4683.
15. Zhang Y., Ma D., Yuan X., Zhou Z. Numerical investigation of flat-topped vortex hollow beams and Bessel beams propagating in a turbulent atmosphere // Appl. Opt. 2016. V. 55, N 32. P. 9211–9216.
16. Doster T., Watnik A.T. Laguerre-Gauss and Bessel-Gauss beams propagation through turbulence: Analysis of channel efficiency // Appl. Opt. 2016. V. 55, N 36. P. 10239–10246.
17. Лукин И.П. Флуктуации фазы бессель-гауссовых пучков в случайно-неоднородных средах // Оптика атмосф. и океана. 2010. Т. 23, № 1. С. 66–70; Lukin I.P. Bessel–Gaussian beams phase fluctuations in randomly inhomogeneous media // Atmos. Ocean. Opt. 2010. V. 23, N 3. P. 236–240.
18. Лукин И.П. Флуктуации фазы оптических волн при конической фокусировке в турбулентной атмосфере // Оптика атмосф. и океана. 2011. Т. 24, № 12. С. 1066–1071; Lukin I.P. Phase fluctuations of optical waves in the case of cone focusing in turbulent atmosphere // Atmos. Ocean. Opt. 2012. V. 25, N 3. P. 199–203.
19. Лукин И.П. Когерентность бесселева пучка в турбулентной атмосфере // Оптика атмосф. и океана. 2012. Т. 25, № 5. С. 393–402; Lukin I.P. Coherence of a Bessel beam in a turbulent atmosphere // Atmos. Ocean. Opt. 2012. V. 25, N 5. P. 328–337.
20. Lukin I.P. Formation of a ring dislocation of a coherence of a vortex optical beam in turbulent atmosphere // Proc. SPIE. 2013. V. 9066. P. 90660Q.
21. Eyyuboglu H.T., Baykal Y., Cai Y. Complex degree of coherence for partially coherent general beams in atmospheric turbulence // J. Opt. Soc. Am. A. 2007. V. 24, N 9. P. 2891–2901.
22. Nelson W., Palastro J.P., Davis C.C., Sprangle P. Propagation of Bessel and Airy beams through atmospheric turbulence // J. Opt. Soc. Am. A. 2014. V. 31, N 3. P. 603–609.
23. Jiang Zh., Lu Q., Liu Z. Propagation of apertured Bessel beams // Appl. Opt. 1995. V. 34, N 31. P. 7183–7185.
24. Рытов С.М., Кравцов Ю.А., Татарский В.И. Введение в статистическую радиофизику. Ч. 2. Случайные поля. М.: Наука, 1978. 464 с.
25. Беленький М.С., Лукин В.П., Миронов В.Л., Покасов В.В. Когерентность лазерного излучения в атмосфере. Новосибирск: Наука, 1985. 176 с.
26. Градштейн И.С., Рыжик И.М. Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений. М.: Наука, 1971. 1108 с.
27. Федорюк М.В. Метод перевала. М.: Наука, 1977. 368 с.
28. Татарский В.И. Распространение волн в турбулентной атмосфере. М.: Наука, 1967. C. 21–22.
 

Вернуться