(43-6) 02 * << * >> * Русский * English * Содержание * Все выпуски

Когерентность вихревых псевдобесселевых пучков в турбулентной атмосфере

И.П. Лукин1

1 Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН,  
634055, Россия, г. Томск, пл. Академика Зуева, д. 1

 PDF, 1306 kB

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

Страницы: 926-935.

Аннотация:
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 интегрального масштабов степени когерентности вихревых конических волн, в отличие от радиуса когерентности этих волн, к влиянию атмосферной турбулентности.

Ключевые слова:
коническая волна, топологический заряд, оптическое излучение, атмосферная турбулентность, когерентность, радиус когерентности.

Цитирование:
Лукин, И.П. Когерентность вихревых псевдобесселевых пучков в турбулентной атмосфере / И.П. Лукин // Компьютерная оптика. – 2019. – Т. 43, № 6. – С. 926-935. – DOI: 10.18287/2412-6179-2019-43-6-926-935.

Благодарности:
Работа выполнена по проекту фундаментальных исследований РАН № АААА-А17-117021310149-4.

Литература:
  1. McLeod, J.H. The axicon: A new type of optical element / J.H. McLeod // Journal of the Optical Society of America. – 1954. – Vol. 44, Issue 8. – P. 592-597.
  2. Friberg, A.T. Stationary-phase analysis of generalized axicons / A.T. Friberg // Journal of the Optical Society of America A. – 1996. – Vol. 13, Issue 4. – P. 743-750.
  3. Popov, S.Yu. Design of diffractive axicons for partially coherent light / S.Yu. Popov, A.T. Friberg // Optics Letters. – 1998. – Vol. 23, Issue 21. – P. 1639-1641.
  4. Akturk, S. Intensity distribution around the focal regions of real axicons / S. Akturk, B. Zhou, B. Pasquiou, M. Franco, A. Mysyrowicz // Optics Communications. – 2008. – Vol. 281, Issue 17. – P. 4240-4244. – DOI: 10.1016/j.optcom.2008.05.027.
  5. Fedotowsky, A. Optimal filter design for annular imaging / A. Fedotowsky, K. Lehovec // Applied Optics. – 1974. – Vol. 13, Issue 12. – P. 2919-2923.
  6. Khonina, S.N. Rotation of microparticles with Bessel beams generated by diffractive elements / S.N. Khonina, V.V. Kotlyar, R.V. Skidanov, V.A. Soifer, K. Jefimovs, J. Simonen, J. Turunen // Journal of Modern Optics. – 2004. – Vol. 51, Issue 14. – P. 2167-2184. – DOI: 10.1080/09500340408232521.
  7. Khonina, S.N. The phase rotor filter / S.N. Khonina, V.V. Kotlyar, M.V. Shinkaryev, V.A. Soifer, G.V. Uspleniev // Journal of Modern Optics. – 1992. – Vol. 39, Issue 5. – P. 1147-1154. – DOI: 10.1080/09500349214551151.
  8. Degtyarev, S.A. Photonic nanohelix generated by a binary spiral axicon / S.A. Degtyarev, A.P. Porfirev, S.N. Khonina // Applied Optics. – 2016. – Vol. 55, Issue 12. – P. B44-B48. – DOI: 10.1364/AO.55.000B44.
  9. Kotlyar, V.V. Diffraction of conic and Gaussian beams by a spiral phase plate / V.V. Kotlyar, A.A. Kovalev, S.N. Khonina, R.V. Skidanov, V.A. Soifer, H. Elfstrom, N. Tossavainen, J. Turunen // Applied Optics. – 2006. – Vol. 45, Issue 12. – P. 2656-2665. – DOI: 10.1364/AO.45.002656.
  10. Birch, P. Long-distance Bessel beam propagation through Kolmogorov turbulence / P. Birch, I. Ituen, R. Young, Ch. Chatwin // Journal of the Optical Society of America A. – 2015. – Vol. 32, Issue 11. – P. 2066-2073. – DOI: 10.1364/JOSAA.32.002066.
  11. Cheng, M. Propagation properties of an optical vortex carried by a Bessel-Gaussian beam in anisotropic turbulence / M. Cheng, L. Guo, J. Li, Q. Huang // Journal of the Optical Society of America A. – 2016. – Vol. 33, Issue 8. – P. 1442-1450. – DOI: 10.1364/JOSAA.33.001442.
  12. Chen, Sh. Demonstration of 20-Gbit/s high-speed Bessel beam encoding/decoding link with adaptive turbulence compensation / Sh. Chen, Sh. Li, Y. Zhao, J. Liu, L. Zhu, A. Wang, J. Du, L. Shen, J. Wang // Optics Letters. – 2016. – Vol. 41, Issue 20. – P. 4680-4683. – DOI: 10.1364/OL.41.004680.
  13. Doster, T. Laguerre-Gauss and Bessel-Gauss beams propagation through turbulence: analysis of channel efficiency / T. Doster, A.T. Watnik // Applied Optics. – 2016. – Vol. 55, Issue 36. – P. 10239-10246. – DOI: 10.1364/AO.55.010239.
  14. Soifer, V.A. Vortex beams in turbulent media: review / V.A. Soifer, О. Korotkova, S.N. Khonina, Е.А. Shchepakina // Computer Optics. – 2016. – Vol. 40(5). – P. 605-624. – DOI: 10.18287/2412-6179-2016-40-5-605-624.
  15. Gbur, G. Vortex beam propagation through atmospheric turbulence and topological charge conservation / G. Gbur, R.K. Tyson // Journal of the Optical Society of America A. – 2008. – Vol. 25, Issue 1. – P. 225-230.
  16. Fu, Sh. Pre-correction of distorted Bessel-Gauss beams without wavefront detection / Sh. Fu, T. Wang, Zh. Zhang, Y. Zhai, Ch. Gao // Applied Physics B. – 2017. – Vol. 123, Issue 12. – 275. – DOI: 10.1007/s00340-017-6853-1.
  17. Porfirev, A.P. Study of propagation of vortex beams in aerosol optical medium / A.P. Porfirev, M.S. Kirilenko, S.N. Khonina, R.V. Skidanov, V.A. Soifer // Applied Optics. – 2017. – Vol. 56, Issue 11. – P. E8-E15. – DOI: 10.1364/AO.56.0000E8.
  18. Khonina, S.N. A technique for simultaneous detection of individual vortex states of Laguerre-Gaussian beams transmitted through an aqueous suspension of microparticles / S.N. Khonina, S.V. Karpeev, V.D. Paranin // Optics and Lasers in Engineering. – 2018. – Vol. 105. – P. 68-74. – DOI: 10.1016/j.optlaseng.2018.01.006.
  19. 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.
  20. 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.
  21. Лукин, И.П. Когерентность бесселева пучка в турбулентной атмосфере / И.П. Лукин // Оптика атмосферы и океана. – 2012. – Т. 25, № 5. – С. 393-402.
  22. Lukin, I.P. Formation of a ring dislocation of a coherence of a vortex optical beam in turbulent atmosphere / I.P. Lukin // Proceedings of SPIE. – 2013. – Vol. 9066. – 90660Q. – DOI: 10.1117/12.2049508.
  23. Mandel, L. Fluctuations of photon beams: The distribution of the photo-electrons / L. Mandel // Proceedings of the Physical Society. – 1959. – Vol. 74, Issue 3. – P. 233-243.
  24. Mandel, L. The measures of bandwidth and coherence time in optics / L. Mandel, E. Wolf // Proceedings of the Physical Society. – 1962. – Vol. 80, Issue 4. – P. 894-897.
  25. Татарский, В.И. Распространение волн в турбулентной атмосфере / В.И. Татарский. – М.: Наука, 1967. – 548 с.
  26. Федорюк, М.В. Метод перевала / М.В. Федорюк. – М: Наука, 1977. – 368 c.

© 2009, IPSI RAS
Россия, 443001, Самара, ул. Молодогвардейская, 151; электронная почта: ko@smr.ru ; тел: +7 (846) 242-41-24 (ответственный секретарь), +7 (846) 332-56-22 (технический редактор), факс: +7 (846) 332-56-20