Том 26, номер 05, статья № 4

Аннотация:

Представлен алгоритм моделирования распространения лазерного пучка в турбулентной атмосфере в условиях теплового самовоздействия для случая, когда пучок формируется многоэлементной апертурой. Рассматривается когерентное и некогерентное сложение элементарных полей многоэлементной апертуры. На основе численного моделирования проанализированы свойства многоэлементного пучка в сравнении с эквивалентным гауссовым пучком. Показано, что при когерентном сложении в результате суперпозиции полей, формируемых отдельными элементами выходной апертуры, возникает сложная дифракционная картина. Средние значения максимальной интенсивности, как гауссова пучка, так и многоэлементного пучка, мало отличаются друг от друга, когда параметр нелинейности N_c > 1. В условиях сильной турбулентности и сильной нелинейности интегральные характеристики излучения многоэлементных пучков близки к характеристикам гауссова пучка, эффективный размер которого определяется размерами многоэлементного пучка. Интенсивность многоэлементных пучков в турбулентной атмосфере флуктуирует при некогерентном сложении полей меньше, чем при когерентном.

Ключевые слова:

моделирование, самовоздействие, комбинированные пучки

Список литературы:

1. Рытов С.М., Кравцов Ю.А., Татарский В.И. Введение в статистическую радиофизику. Ч. 2. Случайные поля. М.: Наука, 1978. 463 с.
2. Татарский В.И. Распространение волн в турбулентной атмосфере. М.: Наука, 1967. 548 с.
3. Гурвич А.С., Кон А.И., Миронов В.Л., Хмелевцов С.С. Лазерное излучение в турбулентной атмосфере. М.: Наука, 1976. 277 с.
4. Банах В.А., Миронов В.Л. Локационное распространение лазерного излучения в турбулентной атмосфере. Новосибирск: Наука, 1986. 174 с.
5. Зуев В.Е., Банах В.А., Покасов В.В. Оптика турбулентной атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1988. 270 с.
6. Мощные лазерные пучки в случайно-неоднородной атмосфере / В.П. Аксенов, В.А. Банах, В.В. Валуев, В.Е. Зуев, В.В. Морозов, И.Н. Смалихо, Р.Ш. Цвык / Под ред. В.А. Банаха. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1998. 340 с.
7. Andrews L.S., Phillips R.L. Laser Beam Propagation through Random Media. Bellingham, Washington: SPIE Press, 2005. 782 р.
8. Кандидов В.П. Метод Монте-Карло в нелинейной статистической оптике // Успехи физ. наук. 1996. Т. 166, № 12. С. 1309-1338.
9. Gebhardt F.G. Twenty-Five of Thermal Blooming. An Overview // Propagation of High-Energy Laser Beams through the Earth's Atmosphere // Proc. SPIE. 1990. V. 1221. P. 2-25.
10. Coles Wm.A., Filice J.P., Frehlich R.G., Yadlowsky М. Simulation of wave propagation in three-dimensional random media // Appl. Opt. 1995. V. 34, N 12. P. 2089-2100.
11. Лукин В.П., Фортес Б.В. Адаптивное формирование пучков и изображений в атмосфере. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1999. 212 с.
12. Martin J.M., Flatte S.M. Intensity images and statistics from numerical simulation of wave propagation in 3-D random media // J. Opt. Soc. Amer. A. 2000. V. 27, N 11. P. 2111- 2125.
13. Banakh V.A., Smalikho I.N., Werner C. Numerical simulation of the effect refractive turbulence on coherent lidar return statistics in the atmosphere // Appl. Opt. 2000. V. 39, N 30. P. 5403-5414.
14. Rubio J.A., Belmonte A., Comeron A. Numerical simulation of long-path spherical wave propagation in three-dimensional random media // Opt. Eng. 1999. V. 38, N 9. P. 1462-1469.
15. Gbur G., Tyson R.K. Vortex beam propagation through atmospheric turbulence and topological charge conservation // J. Opt. Soc. Amer. A. 2008. V. 25, N 1. P. 225-230.
16. Канев Ф.Ю., Лукин В.П. Адаптивная оптика. Численные и экспериментальные исследования. Томск: Изд-во ИОА СО РАН, 2005. 249 с.
17. Frehlich R. Simulation of laser propagation in a turbulent atmosphere // Appl. Opt. 2000. V. 39, N 3. P. 393-397.
18. Банах В.А., Смалихо И.Н., Фалиц А.В. Эффективность метода субгармоник в задачах компьютерного моделирования распространения лазерных пучков в турбулентной атмосфере // Оптика атмосф. и океана. 2011. Т. 24, № 10. С. 848-851.
19. Коняев П.А., Тартаковский Е.А., Филимонов Г.А. Численное моделирование распространения оптических волн с использованием технологий параллельного программирования // Оптика атмосф. и океана. 2011. Т. 24, № 5. С. 359-365.
20. Banakh V.A., Falits A.V. Turbulent statistics of laser beam intensity on ground-to-satellite optical link // Proc. SPIE. 2001. V. 4678. P. 132-143.
21. Lachinova S.L., Vorontsov M.A. Laser beam projection with adaptive array of fiber collimators. I. Basic considerations for analysis // J. Opt. Soc. Amer. A. 2008. V. 25, N 8. P. 1949-1959.
22. Lachinova S.L., Vorontsov M.A. Laser beam projection with adaptive array of fiber collimators. II. Analysis of atmospheric compensation efficiency // J. Opt. Soc. Amer. A. 2008. V. 25, N 8. P. 1960-1973.
23. Weyrauch T., Vorontsov M.A., Carhart G.W., Beresnev L.A., Rostov A.P., Polnau E.E., Liu J.J. Experimental demonstration of coherent beam combining over a 7 km propagation path // Opt. Lett. 2011. V. 36, N 22. P. 4455-4457.
24. Sprangle P., Ting A., Pefiano J., Fischer R., Hafizi B. Incoherent Combining and Atmospheric Propagation of High-Power Fiber Lasers for Directed-Energy Applications // IEEE. J. Quant. Elec. (Jan. 2009); Laser Focus World. 2008. V. 44, N 8.
25. Eyyuboglu H.T., Baykal Y., Falits V. Scintillation behavior of Laguerre Gaussian beams in strong turbulence // Appl. Phys. B. 2011. V. 104, N 4. P. 1001-1006.
26. Arpali C., Arpali S.A., Baykal Y., Eyyuboglu H.T. Intensity fluctuations of partially coherent laser beam arrays in weak atmospheric turbulence // Appl. Phys. B. 2011. V. 103, N 1. P. 237-244.
27. Воробьев В.В. Тепловое самовоздействие лазерного излучения в атмосфере. Теория и модельный эксперимент. М.: Наука, 1987. 200 с.
28. Банах В.А., Вернер Х., Смалихо И.Н. Влияние турбулентных флуктуаций показателя преломления на временный спектр скорости ветра, измеряемой доплеровским лидаром // Оптика атмосф. и океана. 2000. Т. 13, № 9. С. 799-804.
29. Dudorov V.V., Kolosov V.V., Filimonov G.A. Algorithm for formation of an infinite random turbulent screen // Twelfth Joint Int. Sympos. on Atmospheric and Ocean Optics. Atmospheric Physics: Proc. SPIE. 2006. V. 6160. 61600R.
30. Смалихо И.Н. Расчет коэффициента усиления обратного рассеяния лазерного излучения, распространяющегося в турбулентной атмосфере, с использованием численного моделирования // Оптика атмосф. и океана. 2012. Т. 25, № 9. C. 796-800.
31. Банах В.А., Жмылевский В.В., Игнатьев А.Б., Морозов В.В., Смалихо И.Н. Компенсация искажений волнового фронта частично когерентного лазерного пучка по обратному атмосферному рассеянию // Оптика атмосф. и океана. 2011. Т. 24. № 7. С. 549-554.
32. Миронов В.Л. Распространение лазерного пучка в турбулентной атмосфере. Новосибирск: Наука, 1981. 248 с.
33. Банах В.А., Булдаков В.М., Миронов В.Л. Флуктуации интенсивности частично когерентного светового пучка в турбулентной атмосфере // Оптика и спектроскопия. 1983. Т. 54, вып. 6. С. 1054-1059.
34. Банах В.А., Булдаков В.М. Влияние начальной степени пространсвенной когерентности светового пучка на флуктуации интенсивности в турбулентной атмосфере // Оптика и спектроскопия. 1983. Т. 55, вып. 4. С. 707-712.