Флуктуационная структура лазерного излучения в открытых каналах распространения

• Автор: Зотов, Алексей Михайлович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 116 с. : ил

Содержание
Введение
Глава 1. Анализ факторов, влияющих на пространственно-временную структуру лазерного излучения (Обзор литературы)

1.1. Причины искажений и флуктуаций выходных пучков лазеров

1.2. Дифракционная трансформация амплитудно-фазового профиля лазерных пучков

1.3. Влияние атмосферной турбулентности на свойства лазерного излучения

1.3.1. Общая характеристика атмосферной турбулентности и ее влияния

на распространение лазерного излучения

1.3.2. Структура флуктуаций интенсивности излучения

1.4. Компьютерные методы обработки, анализа и моделирования характеристик лазерного излучения
Глава 2. Особенности флуктуаций лазерного излучения в приземных атмосферных каналах распространения
2.1. Аппаратура и методы измерений
2.2. Программное обеспечение и интерфейс
2.3. Статистика локальных флуктуаций интенсивности
Глава 3. Дифракционное преобразование амплитудно-фазовых возмущений в лазерных пучках
3.1. Экспериментальные факты
3.2. Теоретический анализ
3.2.1. Преобразование структуры лазерных пучков с регулярной фазовой модуляцией
3.2.2. Характеристики лазерных пучков со случайными возмущениями волнового фронта
3.3. Статистическая обработка экспериментальных данных

Выводы:
Литература
Приложение (аннотации описаний учебных имитационных задач)

Введение
Актуальность темы
Проблема улучшения качества лазерного излучения сохраняет свою актуальность в течение всего периода становления и развития физики лазеров. Это связано как с постоянно повышающимся уровнем требований к характеристикам лазерных пучков, так и с появлением новых типов лазерных систем, отличающихся принципом действия и устройством оптического тракта. С указанной проблемой тесным образом связана задача выяснения физической природы разнообразных факторов и закономерностей, определяющих флуктуационную структуру излучения. Несмотря на большое количество публикаций, посвященных ее решению, многие важные как в общетеоретическом, так и в практическом отношениях вопросы не изучены или изучены недостаточно полно.
К ним относится, в частности, выяснение статистических закономерностей, определяющих появление и взаимосвязь дислокационных и каустических образований в световом поле, изучение неустойчивостей при дифракционном преобразовании пучков с квазирегулярной и стохастической структурой волнового фронта, исследование прохождения излучения через турбулентную среду в условиях неустойчивой мелкомасштабной турбулентности.
Решение указанных вопросов требует привлечения фундаментальных положений современной физической оптики, разработки адекватных методов численного моделирования, современных экспериментальных методов и способов обработки данных эксперимента.

поверхности Земли. Для горизонтальной трассы отражающее зеркало располагалось на крыше соседнего с физическим факультетом здания химического факультета. Длина наклонной трассы в одном направлении составляет 320 м, длина горизонтальной трассы - 280 м. Источником непрерывного излучения служил одномодовый гелий-неоновый лазер, работающий на длине волны А,=0.63 мкм. Лазерный пучок выходил на атмосферную трассу, пройдя формирующий телескоп, уменьшающий угловую расходимость излучения. Пучок, пришедший с трассы, через принимающий телескоп направлялся в устройство, обеспечивающее регистрацию пространственно - временных характеристик светового поля.
Во время проведения экспериментов осуществлялась оценка метеорологических параметров трассы (температуры, давления, влажности, скорости и направления ветра) в точках расположения приемо-регистрирующей аппаратуры, отражательных зеркал и их приземных значений. Передающая и приемная апертура каждой из трасс были разнесены на 50 см, чтобы избежать проявления эффектов усиления флуктуаций |>6|.
Распределение интенсивности в сечении пучка и его изменения регистрировались с помощью видеокамеры. Перед видеокамерой устанавливались спектральные и нейтральные фильтры. Для проверки линейности регистрации распределения интенсивности профиль интенсивности в отдельных кадрах видеоряда сопоставлялся с профилем интенсивности, зарегистрированным специальной ПЗС матрицей с высокой степенью линейности. Видеосигналы, несущие информацию о структуре лазерного пучка, записывались на видеоленту в аналоговом стандарте [,9] PAL-BGIII. Оцифровка видеоряда проводилась платой видеоввода с помощью поставляемого вместе с ней программного обеспечения. Далее с помощью программного пакета “Adobe Premiere LE” проводилось разбиение последовательности кадров в формате AVI на отдельные кадры в формате BMP. При выборе формата оцифровки в формате AVI учитывались