Том 29, номер 04, статья № 7

Аннотация:

Исследуются когерентные свойства бездифракционных оптических пучков, распространяющихся в турбулентной атмосфере. Анализ задачи основывается на решении уравнения для функции взаимной когерентности второго порядка поля оптического излучения. Изучается поведение степени когерентности бездифракционных (косинусного и фундаментального бесселева) оптических пучков в зависимости от параметров пучков и характеристик турбулентной атмосферы. Оказалось, что фундаментальным свойством бездифракционных пучков является осциллирующий характер степени когерентности этих пучков, который проявляется при низких уровнях флуктуаций в турбулентной атмосфере. При высоких уровнях флуктуаций в турбулентной атмосфере степень когерентности бездифракционного косинусного пучка становится ближе к аналогичной характеристике плоской волны, а бездифракционного фундаментального бесселева пучка – к сферической. Анализ двух пространственных масштабов степени когерентности оптических пучков показал, что интегральный масштаб степени когерентности для бездифракционных пучков является более репрезентативной характеристикой, чем радиус когерентности. Интегральный масштаб степени когерентности бездифракционных пучков практически однозначно связан с условиями распространения оптического излучения в турбулентной атмосфере.

Ключевые слова:

бесселев пучок, оптическое излучение, атмосферная турбулентность, функция взаимной когерентности второго порядка, когерентность

Список литературы:

1. Allen L., Barnett S.M., Padgett M.J. Optical angular momentum. Bristol: Institute of Physics, 2003. 300 p.
2. Andrews D.L. Structured light and its applications: An introduction to phase-structured beams and nanoscale optical forces. New York: Academic press, 2008. 341 p.
3. Mahmoud M.A., Shalaby M.Y., Khalil D. Propagation of Bessel beams generated using finite-width Durnin ring // Appl. Opt. 2013. V. 52, N 2. P. 256–253.
4. Ornigotti M., Aiello A. Generalized Bessel beams with two indices // Opt. Lett. 2014. V. 39, N 19. P. 5618–5621.
5. Банах В.А., Фалиц А.В. Численное моделирование распространения лазерных пучков, формируемых многоэлементными апертурами, в турбулентной атмосфере при тепловом самовоздействии // Оптика атмосф. и океана. 2013. Т. 26, № 5. С. 371–380; Banakh V.A., Falits A.V. Numerical simulation of propagation of laser beams formed by multielement apertures in a turbulent atmosphere under thermal blooming // Atmos. Ocean. Opt. 2013. V. 26, N 6. P. 455–465.
6. Банах В.А., Фалиц А.В. Оценка эффективности фокусировки многоэлементного пучка в условиях теплового самовоздействия // Оптика атмосф. и океана. 2014. Т. 27, № 1. С. 11–17; Banakh V.A., Falits A.V. Efficiency of combined beam focusing under thermal blooming // Atmos. Ocean. Opt. 2014. V. 27, N 3. P. 211–217.
7. Банах В.А., Фалиц А.В. Уширение Лагеррова пучка в турбулентной атмосфере // Оптика и спектроскопия. 2014. Т. 117, № 6. С. 969–975.
8. Fahrbach F.O., Gurchenkov V., Alessandri K., Nassoy P., Rohrbach A. Self-reconstructing sectioned Bessel beams offer submicron optical sectioning for large fields of view in light-sheet microscopy // Opt. Express. 2013. V. 21, N 9. P. 11425–11440.
9. Gong L., Ren Y., Xue G., Wang Q., Zhou J., Zhong M., Wang Z., Li Y. Generation of nondiffracting Bessel beam using digital micromirror device // Appl. Opt. 2013. V. 52, N 19. P. 4566–4575.
10. Xie Z., Armbruster V., Grosjean T. Axicon on a gradient index lens (AXIGRIN): Integrated optical bench for Bessel beam generation from a point-like source // Appl. Opt. 2014. V. 53, N 26. P. 6103–6107.
11. Alyingoz C., Yalizay B., Akturk S. Propagation characteristics of Bessel beams generated by continuous, incoherent light sources // J. Opt. Soc. Amer. A. 2015. V. 32, N 8. P. 1567–1575.
12. Birch P., Ituen I., Young R., Chatwin Ch. Long-distance Bessel beam propagation through Kolmogorov turbulence // J. Opt. Soc. Amer. A. 2015. V. 32, N 11. P. 2066–2073.
13. Wei X., Liu Ch., Niu L., Zhang Z., Wang K., Yang Z., Liu J. Generation of arbitrary order Bessel beams via 3D printed axicons at the terahertz frequency range // Appl. Opt. 2015. V. 54, N 36. P. 10641–10649.
14. Киселев А.П. Локализованные световые волны: параксиальные и точные решения волнового уравнения (Обзор) // Оптика и спектроскопия. 2007. Т. 102, № 4. С. 661–681.
15. Eyyuboglu H.T., Baykal Y., Cai Y. Complex degree of coherence for partially coherent general beams in atmospheric turbulence // J. Opt. Soc. Amer. A. 2007. V. 24, N 9. P. 2891–2901.
16. Беленький М.С., Лукин В.П., Миронов В.Л., Покасов В.В. Когерентность лазерного излучения в атмосфере. Новосибирск: Наука, 1985. 176 с.
17. Лукин И.П. Когерентность бесселева пучка в турбулентной атмосфере // Оптика атмосф. и океана. 2012. Т. 25, № 5. С. 393–402; Lukin I.P. Coherence of a Bessel beam in a turbulent atmosphere // Atmos. Ocean. Opt. 2012. V. 25, N 5. P. 328–337.
18. Лукин И.П. Флуктуации фазы бессель-гауссовых пучков в случайно-неоднородных средах // Оптика атмосф. и океана. 2010. Т. 23, № 1. С. 66–70; Lukin I.P. Bessel–Gaussian beam phase fluctuations in randomly inhomogeneous media // Atmos. Ocean. Opt. 2010. V. 23, N 3. P. 236–240.
19. Рытов С.М., Кравцов Ю.А., Татарский В.И. Введение в статистическую радиофизику. Ч. 2. Случайные поля. М.: Наука, 1978. 464 с.
20. Лукин И.П. Кольцевая дислокация степени когерентности вихревого бесселева пучка в турбулентной атмосфере // Оптика атмосф. и океана. 2015. Т. 28, № 4. С. 298–308; 21. Lukin I.P. Ring dislocation of the coherence degree of a vortex Bessel beam in a turbulent atmosphere // Atmos. Ocean. Opt. 2015. V. 28, N 5. P. 415–425.
21. Градштейн И.С., Рыжик И.М. Таблицы интегралов, сумм, рядов и произведений. М.: Наука, 1971. 1108 с.
22. Федорюк М.В. Метод перевала. М.: Наука, 1977. 368 с.
23. Ахманов С.А., Дьяков Ю.Е., Чиркин А.С. Введение в статистическую радиофизику и оптику. М.: Наука, 1981. 640 с.
24. Shchegrov A.V., Wolf E. Partially coherent conical beams // Opt. Lett. 2000. V. 25, N 3. P. 141–143.