Том 23, номер 05, статья № 10

Аннотация:

Исследована пространственная эволюция распределения энергии и локального волнового вектора флуктуирующего вихревого лазерного пучка. Флуктуации пучка вызваны его распространением через тонкий (по сравнению с полной дистанцией распространения) слой турбулентной среды (фазовый экран). Показано, что вихревое течение энергии, присущее когерентному пучку, проявляется и в средних характеристиках частично когерентного пучка. В частности, средний наклон волнового фронта представляется в виде суммы вихревой и потенциальной компонент. Определяющую роль в циркулярном движении энергии играет ротор векторного поля средних наклонов волнового фронта. Для экрана с квадратичной структурной функцией флуктуаций фазы вихревая компонента удовлетворяет одной из моделей вихревого движения жидкости, называемой "вихрь Скалли". С увеличением расстояния от экрана потенциальная компонента поля направления средней энергии может приводить к фокусировке пучка. Ход линий тока средней энергии (средних дифракционных лучей) позволяет провести аналогию между эволюцией оптического вихря, носителем которого является лазерный пучок Лагерра-Гаусса, и распадом вихревого течения жидкости.

Ключевые слова:

сингулярная оптика, вихревые пучки, оптический вихрь, дислокации волнового фронта, фазовый экран

Список литературы:

1. Soskin M.S.,Vasnetsov M.V. Singular optics // Prog. Opt. 2001. V. 42. P. 219-276.
2. Siegman A.E. Lasers. Mill Valleyю Calif.: University Science, 1986. 1308 p.
3. Young C.Y., Gilchrest Y.V., Macon B.R. Turbulence induced beam spreading of higher order mode optical waves // Opt. Eng. 2002. V. 41. N 5. P. 1097-1103.
4. Palacios D.M., Rozas D., Swartzlander G.A., Jr. Observed scattering into a dark optical vortex core // Phys. Rev. Lett. 2002. V. 88. N 10. 103902.
5. Ponomarenko S.A. A class of partially coherent beams carrying optical vortices // J. Opt. Soc. Amer. A. 2001. V.18. N 1. P. 150-156.
6. Allen L., Beijersbergen M.W., Spreeuw R., Woerdman J.P. Orbital angular momentum of light and the transformation of Laguerre-Gaussian laser modes // Phys. Rev. A. 1992. V. 45. N 11. P. 8185-8189.
7. Аксенов В.П., Погуца Ч.Е. Флуктуации орбитального углового момента лазерного пучка, несущего оптический вихрь, в турбулентной атмосфере // Квант. электрон. 2008. Т. 38. № 4. С. 343-348.
8. Рытов С.М., Кравцов Ю.А., Татарский В.И. Введение в статистическую радиофизику. Ч. 2. Случайные поля. М.: Наука, 1978. 464 c.
9. Кандидов В.П. Метод Монте-Карло в нелинейной статистической оптике // Успехи физ. наук. 1996. Т. 166. № 12. C. 1309-1338.
10. Градштейн И.С., Рыжик И.С. Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений. М.: Наука, 1971. 1108 c.
11. Мандель Л., Вольф Э. Оптическая когерентность и квантовая оптика: Пер. с англ. / Под ред. В.В. Самарцева. М.: Наука, Физматлит, 2000. 896 с.
12. Maleev I.D., Palacios D.M., Marathay A.S., Swartzlander G.A., Jr. Spatial correlation vortices in partially coherent light: theory // J. Opt. Soc. Amer. B. 2004. V. 21. N 11. P. 1895-1900.
13. Maleev D., Swartzlander G.A., Jr. Propagation of spatial correlation vortices // J. Opt. Soc. Amer. B. 2008. V. 25. N 6. P. 915-922.
14. Gbur G., Swartzlander G.A., Jr. Complete transverse representation of a correlation singularity of a partially coherent field // J. Opt. Soc. Amer. B. 2008. V. 25. N 9. P. 1422-1429.
15. Abramochkin E.G., Volostnikov V.G. Two dimensional phase problem: differential approach // Opt. Commun. 1989. V. 74. N 3, 4. P. 139-143.
16. Аксенов В.П., Измайлов И.В., Пойзнер Б.Н., Тихомирова О.В. Волновая и лучевая пространственная динамика светового поля при ро-ждении, эволюции и аннигиляции фазовых дислокаций // Оптика и спектроскопия. 2002. Т. 92. № 3. C. 465-474.
17. Vorontsov M., Kolosov V. Target-in-the-loop beam control: basic considerations for analysis and wave-front sensing // J. Opt. Soc. Amer. A. 2005. V. 22. N 1. P. 126-141.
18. Swartzlander G.A., Jr., Hernandes-Aranda R.I. Optical Rankine vortex and anomalous circulation of light // Phys. Rev. Let. 2007. V. 99. N 16. 193901.
19. Алексеенко С.В., Куйбин П.А., Окулов В.Л. Введение в теорию концентрированных вихрей. Новосибирск: Институт теплофизики СО РАН, 2003. 504 с.
20. Аксенов В.П., Погуца Ч.Е. Пространственная эволюция оптического вихря за случайным фазовым экраном // Мат-лы XVI Междунар. симпоз. "Оптика атмосферы и океана. Физика атмосферы". Томск: Изд-во ИОА СО РАН, 2009. С. 159-162.
21. Лукин В.П., Фортес Б.В. Адаптивное формирование пучков и изображений в атмосфере. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1999. 211 с.
22. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике (для научных работников и инженеров). М.: Наука, 1974. 720 с.