Научные статьи \ Прикладные науки. Медицина. Технология \ Инженерное дело. Техника в целом \ Общее машиностроение. Ядерная технология. Электротехника. Технология машиностроения \ Электротехника

Когерентность вихревых псевдобесселевых пучков в турбулентной атмосфере

Когерентность вихревых псевдобесселевых пучков в турбулентной атмосфере

Автор: Лукин Игорь Петрович

Журнал: Компьютерная оптика @computer-optics

Рубрика: Дифракционная оптика, оптические технологии

Статья в выпуске: 6 т.43, 2019 года.

Бесплатный доступ

Проведено теоретическое исследование когерентных свойств вихревых конических волн, распространяющихся в турбулентной атмосфере. При анализе использовалось аналитическое решение уравнения для поперечной функции взаимной когерентности второго порядка поля оптического излучения. Рассматривались следующие характеристики когерентности вихревых конических волн: степень когерентности, радиус когерентности, среднеквадратичный и интегральный масштабы степени когерентности. Проанализирована зависимость этих характеристик от параметров оптического излучения и турбулентной атмосферы. Отмечается наличие высокой чувствительности среднеквадратичного и интегрального масштабов степени когерентности вихревых конических волн, в отличие от радиуса когерентности этих волн, к влиянию атмосферной турбулентности.

Еще

Коническая волна, топологический заряд, оптическое излучение, атмосферная турбулентность, когерентность, радиус когерентности

Короткий адрес: https://sciup.org/140246540

IDR: 140246540   |   DOI: 10.18287/2412-6179-2019-43-6-926-935

Coherence of vortex pseudo-Bessel beams in turbulent atmosphere

Theoreticai research of coherent properties of vortex conic waves propagating in a turbuient atmosphere was deveioped. The anaiysis was based on the anaiyticai soiution of the equation for the transverse second-order mutuai coherence function of a iight fieid. The foiiowing characteristics of coherence of vortex conic waves were considered: the coherence degree, the coherence radius, the root-mean-square and the integrai scaie of coherence degree. Dependence of these characteristics on the parameters of opticai radiation and turbuient atmosphere was anaiyzed. Uniike the coherence radius, the root-mean-square and integrai scaies of the coherence degree of vortex conic waves were found to be highiy sensitive to the influence of atmospheric turbuience.

Еще

Список литературы Когерентность вихревых псевдобесселевых пучков в турбулентной атмосфере

  • McLeod, J.H. The axicon: A new type of opticai eiement / J.H. McLeod // Journai of the Opticai Society of America. -1954. - Voi. 44, Issue 8. - P. 592-597.
  • Friberg, A.T. Stationary-phase anaiysis of generaiized ax-icons / A.T. Friberg // Journai of the Opticai Society of America A. - 1996. - Voi. 13, Issue 4. - P. 743-750.
  • Popov, S.Yu. Design of diffractive axicons for partiaiiy coherent iight / S.Yu. Popov, A.T. Friberg // Optics Letters. -1998. - Voi. 23, Issue 21. - P. 1639-1641.
  • Akturk, S. Intensity distribution around the focai regions of reai axicons / S. Akturk, B. Zhou, B. Pasquiou, M. Franco, A. Mysyrowicz // Optics Communications. - 2008. - Voi. 281, Issue 17. - P. 4240-4244. - DOI: 10.1016/j.optcom.2008.05.027
  • Fedotowsky, A. Optimai fiiter design for annuiar imaging / A. Fedotowsky, K. Lehovec // Appiied Optics. - 1974. -Voi. 13, Issue 12. - P. 2919-2923.
  • Khonina, S.N. Rotation of microparticies with Bessei beams generated by diffractive eiements / S.N. Khonina, V.V. Kotiyar, R.V. Skidanov, V.A. Soifer, K. Jefimovs, J. Simonen, J. Turunen // Journai of Modern Optics. - 2004. - Voi. 51, Issue 14. - P. 2167-2184. -
  • DOI: 10.1080/09500340408232521
  • Khonina, S.N. The phase rotor fiiter / S.N. Khonina, V.V. Kotiyar, M.V. Shinkaryev, V.A. Soifer, G.V. Uspieniev // Journai of Modern Optics. - 1992. - Voi. 39, Issue 5. -P. 1147-1154. -
  • DOI: 10.1080/09500349214551151
  • Degtyarev, S.A. Photonic nanoheiix generated by a binary spirai axicon / S.A. Degtyarev, A.P. Porfirev, S.N. Khonina // Appiied Optics. - 2016. - Voi. 55, Issue 12. - P. B44-B48. -
  • DOI: 10.1364/AO.55.000B44
  • Kotlyar, V.V. Diffraction of conic and Gaussian beams by a spirai phase piate / V.V. Kotiyar, A.A. Kovaiev, S.N. Khonina, R.V. Skidanov, V.A. Soifer, H. Eifstrom, N. Tossavainen, J. Turunen // Appiied Optics. - 2006. - Voi. 45, Issue 12. -P. 2656-2665. -
  • DOI: 10.1364/AO.45.002656
  • Birch, P. Long-distance Bessei beam propagation through Koimogorov turbuience / P. Birch, I. Ituen, R. Young, Ch. Chatwin // Journai of the Opticai Society of America A. - 2015. - Voi. 32, Issue 11. - P. 2066-2073. -
  • DOI: 10.1364/JOSAA.32.002066
  • Cheng, M. Propagation properties of an opticai vortex carried by a Bessei-Gaussian beam in anisotropic turbuience / M. Cheng, L. Guo, J. Li, Q. Huang // Journai of the Opticai Society of America A. - 2016. - Voi. 33, Issue 8. - P. 14421450. -
  • DOI: 10.1364/JOSAA.33.001442
  • Chen, Sh. Demonstration of 20-Gbit/s high-speed Bessei beam encoding/decoding iink with adaptive turbuience compensation / Sh. Chen, Sh. Li, Y. Zhao, J. Liu, L. Zhu, A. Wang, J. Du, L. Shen, J. Wang // Optics Letters. - 2016. - Voi. 41, Issue 20. - P. 4680-4683. -
  • DOI: 10.1364/OL.41.004680
  • Doster, T. Laguerre-Gauss and Bessei-Gauss beams propagation through turbuience: anaiysis of channei efficiency / T. Doster, A.T. Watnik // Appiied Optics. - 2016. - Voi. 55, Issue 36. - P. 10239-10246. -
  • DOI: 10.1364/AO.55.010239
  • Soifer, V.A. Vortex beams in turbuient media: review / V.A. Soifer, О. Korotkova, S.N. Khonina, Е.А. Shchepakina // Computer Optics. - 2016. - Voi. 40(5). - P. 605-624. -
  • DOI: 10.18287/2412-6179-2016-40-5-605-624
  • Gbur, G. Vortex beam propagation through atmospheric turbuience and topoiogicai charge conservation / G. Gbur, R.K. Tyson // Journai of the Opticai Society of America A. - 2008. - Voi. 25, Issue 1. - P. 225-230.
  • Fu, Sh. Pre-correction of distorted Bessei-Gauss beams without wavefront detection / Sh. Fu, T. Wang, Zh. Zhang, Y. Zhai, Ch. Gao // Appiied Physics B. - 2017. - Voi. 123, Issue 12. - 275. -
  • DOI: 10.1007/s00340-017-6853-1
  • Porfirev, A.P. Study of propagation of vortex beams in aerosoi opticai medium / A.P. Porfirev, M.S. Kiriienko, S.N. Khonina, R.V. Skidanov, V.A. Soifer // Appiied Optics. - 2017. - Voi. 56, Issue 11. - P. E8-E15. -
  • DOI: 10.1364/AO.56.0000E8
  • Khonina, S.N. A technique for simuitaneous detection of individuai vortex states of Laguerre-Gaussian beams transmitted through an aqueous suspension of microparticies / S.N. Khonina, S.V. Karpeev, V.D. Paranin // Optics and Lasers in Engineering. - 2018. - Voi. 105. - P. 68-74. -
  • DOI: 10.1016/j.optiaseng.2018.01.006
  • Введение в статистическую радиофизику. Ч. 2. Случайные поля / С.М. Рытов, Ю.А. Кравцов, В.И. Татарский; под ред. С.М. Рытова. - Изд. 2-е, испр. - М.: Наука, 1978. - 464 с.
  • Когерентность лазерного излучения в атмосфере / М.С. Беленький, В.П. Лукин, В. Л. Миронов, В.В. Покасов; под ред. В.Е. Зуева. - Новосибирск: Наука, 1985. - 176 с.
  • Лукин, И.П. Когерентность бесселева пучка в турбулентной атмосфере / И.П. Лукин // Оптика атмосферы и океана. - 2012. - Т. 25, № 5. - С. 393-402.
  • Lukin, I.P. Formation of a ring disiocation of a coherence of a vortex opticai beam in turbuient atmosphere / I.P. Lukin // Proceedings of SPIE. - 2013. - Voi. 9066. -90660Q. -
  • DOI: 10.1117/12.2049508
  • Mandel, L. Fiuctuations of photon beams: The distribution of the photo-eiectrons / L. Mandei // Proceedings of the Physicai Society. - 1959. - Voi. 74, Issue 3. - P. 233-243.
  • Mandel, L. The measures of bandwidth and coherence time in optics / L. Mandei, E. Woif // Proceedings of the Physicai Society. - 1962. - Voi. 80, Issue 4. - P. 894-897.
  • Татарский, В.И. Распространение волн в турбулентной атмосфере / В.И. Татарский. - М.: Наука, 1967. - 548 с.
  • Федорюк, М.В. Метод перевала / М.В. Федорюк. - М: Наука, 1977. - 368 с.
Еще
QR-код для установки приложения SciUp Наведите камеру и скачайте бесплатное приложение SciUp