Том 36, номер 01, статья № 3

Фалиц А. В., Банах В. А. Численное моделирование эффекта усиления обратного рассеяния в неколмогоровской анизотропной среде. // Оптика атмосферы и океана. 2023. Т. 36. № 01. С. 19–25. DOI: 10.15372/AOO20230103.
Скопировать ссылку в буфер обмена

Аннотация:

Представлен новый алгоритм расчета фактора усиления обратного рассеяния при распространении когерентного излучения на локационных трассах в анизотропной неколмогоровской турбулентной среде. При моделировании значение параметра анизотропии для крупномасштабных и мелкомасштабных неоднородностей среды в инерционном интервале турбулентности задавалось одинаковым. Показано, что с изменением наклона спектра флуктуаций показателя преломления при прочих равных условиях изменяется фактор усиления обратного рассеяния: он растет, когда спектр флуктуаций становится более низкочастотным. Для анизотропной среды двумерное распределение фактора усиления в плоскости регистрации рассеянного излучения позволяет дистанционно фиксировать ориентацию в пространстве анизотропных неоднородностей.

Ключевые слова:

усиление обратного рассеяния, турбулентность, пространственно ограниченный пучок

Список литературы:

1. Vinogradov A.G., Kravtsov Yu.A., Tatarskii V.I. The effect of intensification of back scattering by bodies that are situated in a medium having random inhomogeneities // Radiophys. Quantum Electron. 1973. V. 16. P. 818–823.
2. Кравцов Ю.А., Саичев А.И. Эффекты двукратного прохождения волн в случайно-неоднородных средах // Успехи физ. наук. 1982. Т. 137, № 3. C. 501–527.
3. Banakh V.A., Mironov V.L. Lidar in a turbulent atmosphere. Boston; London: Artech House, 1987. 774 p.
4. Banakh V.A., Razenkov I.A., Smalikho I.N. Laser echo signal amplification in a turbulent atmosphere // Appl. Opt. 2015. V. 54, N 24. P. 7301–7307.
5. Banakh V.A., Razenkov I.A. Refractive turbulence strength estimation based on the laser echo signal amplification effect // Opt. Lett. 2016. V. 41, N 19. P. 4429–4432.
6. Vorob’ev V.V. On the applicability of asymptotic formulas of retrieving “optical” turbulence parameters from pulse lidar sounding data: I – Equations // Atmos. Ocean. Opt. 2017. V. 30, N 2. P. 156–161.
7. Vorob’ev V.V. On the applicability of asymptotic formulas of retrieving “optical” turbulence parameters from pulse lidar sounding data: II – Results of numerical simulation // Atmos. Ocean. Opt. 2017. V. 30, N 2. P. 162–168.
8. Banakh V.A. Enhancement of the laser return mean power at the strong optical scintillation regime in a turbulent atmosphere // Atmos. Ocean. Opt. 2013. V. 26, N 2. P. 90–95.
9. Smalikho I.N. Calculation of the backscatter amplification coefficient of laser radiation propagating in a turbulent atmosphere using numerical simulation // Atmos. Ocean. Opt. 2013. V. 26, N 2. P. 135–139.
10. Banakh V.A., Falits A.V. Amplification of a coherent lidar echo signal in a turbulent atmosphere // J. Quant. Spectosc. Radiat. Transfer. 2018. V. 219. P. 248–254.
11. Banakh V.A., Falits A.V. Amplification of laser echo signal in a turbulent atmosphere // J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2019. V. 237. Р. 106616.
12. Tatarskii V.I. Wave Propagation in Turbulent Medium. Vol. 1. McGraw-Hill, 1961. 472 p.
13. Belen’kii M.S., Karis S.J., Osmon C.L., Brown II J.M., Fugate R.Q. Experimental evidence of the effects of non-Kolmogorov turbulence and anisotropy of turbulence // Proc. SPIE. 1999. V. 3749. P. 50–51.
14. Gladysz S., Stein K., Sucher E., Sprung D. Measuring non-Kolmogorov turbulence // Proc. SPIE. 2013. V. 8890. Р.889013.
15. Charnotskii M. Sparse spectrum model for a turbulent phase // J. Opt. Soc. Am. A. 2013. V. 30, N 3. P. 479–488.
16. Bos J.P., Roggemann M.C., Rao Gudimetla V.S. Anisotropic non-Kolmogorov turbulence phase screens with variable orientation // Appl. Opt. 2015. V. 54, N 8. P. 2039–2045.
17. Schmidt J.D. Numerical simulation of optical wave propagation with examples in MATLAB // SPIE. 2010. DOI: 10.1117/3.866274.
18. Frehlich R. Simulation of laser propagation in a turbulent atmosphere // Appl. Opt. 2000. V. 39, N 3. P. 393–397.
19. Vorontsov M.A., Kolosov V.V. Target-in-the-loop beam control: Basic considerations for analysis and wave-front sensing // J. Opt. Soc. Am. A. 2005. V. 22, N 1. P. 126–141.
20. Fried D.L. Optical resolution through a randomly inhomogeneous medium for very long and very short exposures // J. Opt. Soc. Am. 1966. V. 56, N 10. P. 1372–1379.
21. Wheelon A.D. Electromagnetic scintillation. Cambridge: Cambridge University, 2003. 455 p.
22. Lane R., Glindemann A., Dainty J. Simulation of a Kolmogorov phase screen // Waves Random Media. 2006. V. 2. P. 209–224.
23. Банах В.А., Смалихо И.Н. Распространение лазерного пучка в стратосфере // Оптика атмосф. и океана. 1994. Т. 7, № 10. С. 1357–1370.