Численное исследование тепловых искажений когерентных лазерных пучков в атмосфере

• Автор: Коняев, Петр Алексеевич
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 172 c. : ил

ГЛАВА I. ЧИСЛЕННОЕ РЕШЕНИЕ ВОЛНОВЫХ ЗАДАЧ МЕТОДАМИ
РАСЩЕПЛЕНИЯ И ФУРЬЕ-ПРЕОЕРАЗОВАНИЯ
§ I. Решение задач дифракции методом Фурье.
Модификация алгоритма
§ 2. Статистическая задача дифракции: флуктуации
волн за случайным фазовым экраном
§ 3. Решение задач распространения волн методом
расщепления. Модификация алгоритма
§ 4. Статистическая задача распространения: флуктуации волн в случайно-неоднородной среде
Вывода по главе
Глава II. ТЕПЛОВОЕ САМ0В03ДЕЙСТВИЕ ЛАЗЕРНЫХ ПУЧКОВ
НА АТМОСФЕРНЫХ ТРАССАХ
§ 5. Решение задач самовоздействия волн методом
расщепления
§ 6. Тепловые искажения лазерных пучков на вертикальных трассах
§ 7. Влияние флуктуаций скорости ветра на дефокусировку пучка
§ 8. Тепловое самовоздействие в турбулентной
среде
Вывода по главе П

Глава III. МИНИМИЗАЦИЯ ТЕПЛОВЫХ ИСКАЖЕНИЙ МЕТОДАМИ
АДАПТИВНОЙ ОШЖИ
§ 9. Тепловое самовоздействие фокусированных
пучков в атмосфере
§10. Программная фазовая коррекция тепловых искажений на вертикальных трассах
§11. Адаптивная фазосопряженная коррекция по
опорной волне
§12. Компенсация турбулентных искажений мощных
лазерных пучков
Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУР А
ПРИЛОЖЕНИЕ

Повышение мощности источников когерентного лазерного излучения, ведущее к расширению сферы их применения в различных областях науки и техники, выдвигает на передний план исследования нелинейного взаимодействия излучения со средой, и в частности, нелинейного самовоздействия световых пучков в естественных средах. В последнее время роль таких исследований возрастает в связи с проблемой распространения мощного лазерного излучения в атмосфере.
Среди широкого круга задач нелинейной атмосферной оптики важное место занимают вопросы теплового самовоздействия когерентных пучков непрерывного излучения. Тепловые искажения пучка, вызванные молекулярным поглощением световой энергии газовыми компонентами атмосферного воздуха, имеют самый низкий энергетический уровень и будут проявляться в большинстве прикладных задач, связанных с передачей лазерной энергии через атмосферу. Являясь одним из основных препятствий на пути решения этих задач, проблема теплового самовоздействия ставит в ряд наиболее актуальных исследований разработку методов и систем адаптивного управления параметрами лазерного излучения с целью минимизации атмосферных искажений световых пучков.
К настоящему времени тепловое самовоздействие когерентных пучков в регулярных газовых потоках изучено достаточно подробно. Математическая модель, положенная в основу теоретического описания этого физического явления, подтверждена многочисленными лабораторными экспериментами. Она включает в себя систему многомерных квазилинейных уравнений в частных
должны задаваться исходя из знаков относительных компонент скорости ветра Ук и V^ > указывающих направление вектора скорости.
Численное решение системы уравнений (5.6)-(5.7) методом расщепления заключается в разбиении продольной координаты Б на шаги Л2. = 2./Д/2 и циклическом решении на каждом шаге эквивалентной системы уравнений
РХу -А Эх*“'*' Я*(о)~Жо)} (5.12.1)
с/ ! ^ * 'Ху/ " Т 9р ( £2. г ^2 - & У А (5.12.3)
9Т Ц- +ии* ■Я.~Къ/ег)} (5.12.4)
дПу дъ. ,2 £ П., = 2 ^ *- ? * (5.12.5)
д Б -А А * (5.12.6)
Для решения уравнений (5.12.1), (5.12.2), (5.12.5) и (5.12.6) использовался метод Фурье в модификации, изложенной в §§1,3. Скорость сходимости двухциклической схемы оценивалась на примере решения стационарной задачи, для которой уравнение переноса температуры имеет вид: