Поле лазерного пучка в рефракционно-неоднородных средах и методы восстановления его параметров

• Автор: Аксенов, Валерий Петрович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1997
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 350 с.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ДИНАМИЧЕСКОЕ И СТАТИСТИЧЕСКОЕ
ОПИСАНИЕ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ ВОЛН В РЕФРАКЦИОННО-НЕОДНОРОДНЫХ СРЕДАХ
Введение
1Л. Исходные волновые уравнения и их следствия
1.2. Линии тока энергии. “Гидродинамическое” описание дислокаций волновою фронта
1.3. Уравнения для интенсивности оптического поля
1.4. Спектральное фазовое приближение метода Гюйгенса-Кирхгофа как аппроксимация статистических моментов поля в случайно неоднородных средах
1.5. Решение задач распространения лазерного излучения
при отражении в турбулентной атмосфере
Результаты и выводы
ГЛАВА 2. ПРОСТРАНСТВЕННАЯ КОГЕРЕНТНОСТЬ,
СРЕДНИЕ И ФЛУКТУАЦИОННЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИНТЕНСИВНОСТИ ОПТИЧЕСКИХ ВОЛН НА ТРАССАХ С ОТРАЖЕНИЕМ В ТУРБУЛЕНТНОЙ АТМОСФЕРЕ... 69 Введение
2.1. Эффект усиления обратного рассеяния для средней интенсивности отраженного лазерного пучка
2.2. Когерентность оптических волн на локационных
трассах
2.3. Усиление флуктуаций интенсивности при отражении в турбулентной атмосфере
2.4. Пространственная корреляция флуктуаций интенсивности и эффект остаточных мерцаний на локацио иных трассах
Результаты и выводы

ГЛАВА 3. ФОРМИРОВАНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЙ В СРЕДАХ С НЕОДНОРОДНОСТЯМИ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ И ИХ СТАТИСТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Введение
ЗЛ. Усиление флуктуаций интенсивности в изображении
объектов локации в турбулентной атмосфере
3.2. Пространственное распределение флуктуаций интенсивности изображения локационной цели
3.3. Смещения энергетического центра тяжести изображения объектов в случайно-неоднородной среде
Результаты и выводы
ГЛАВА 4. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ПО ТЕМПЕРАТУРНОМУ ПОЛЮ НАГРЕТОЙ ПОВЕРХНОСТИ
Введение
4.1. Постановка задачи. Вывод основных аналитических соотношений
4.2. Восстановление временного хода интенсивности при равномерном облучении нагретой поверхности. Регуляризация решения задачи
4.3. Алгоритмы и численное моделирование. Обработка лабораторного эксперимента
4.4. Восстановление распределения энергии при импульсном нагреве поверхности лазерным излучением
Результаты и выводы
ГЛАВА 5. ТОМОГРАФИЧЕСКОЕ ВОССТАНОВЛЕНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ЛАЗЕРНЫХ ПУЧКОВ
Введение
5.1. Томографическая диагностика лазерного пучка по рассеянному излучению. Потенциальные возможности метода в земной атмосфере
5.2. Расчетные формулы и алгоритмы двумерного томографического восстановления критериев качества лазерного пучка
5.3. Реконструкция моментов и распределения интенсивности лазерного пучка по проекциям, зарегистрированным в пределах острого угла
Результаты и выводы

ГЛАВА 6. ПОЛУАНАЛИТИЧЕСКИЙ ПОДХОД К ПРОБЛЕМЕ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ВОЛНОВОГО ФРОНТА ИЗ ИЗМЕРЕНИЙ ЕГО НАКЛОНОВ.
ДИФРАКЦИОННЫЙ ТОМОГРАФИЧЕСКИЙ ДАТЧИК ВОЛНОВОГО ФРОНТА
Введение
6.1. Аналитическое представление фазы и ее модовых компонент, восстановленных по наклонам волнового фронта
6.2. Оптимальное модовое представление аберраций волнового фронта в турбулентной атмосфере
6.3. Принципы работы и численное моделирование дифракционного томографического датчика волнового фронта
Результаты и выводы
ГЛАВА 7. ВОССТАНОВЛЕНИЕ ФАЗЫ ПО
РАСПРЕДЕЛЕНИЯМ ИНТЕНСИВНОСТИ ОПТИЧЕСКИХ ПУЧКОВ
Введение
7.1. Фазовая проблема в оптике и датчик волнового фронта свободного пространства (обзор)
7.2. Решение двумерной фазовой задачи
7.3. Преобразование Радона и интегральные моменты функции Вигнера
7.4. Устойчивость решения ФПО к случайным шумам в исходных данных
7.5. Потенциальная фаза в трехмерной фазовой задаче
Результаты и выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

замкнутую систему, описывающую распространение оптической волны в среде с неоднородностями показателя преломления. Эта система в общем случае является сингулярной, что представляет определенные трудности. При численном анализе необходимо осуществить регуляризацию правых частей уравнений (1.49), (1.51). Регуляризация искомых функций Ух5Ир, £) и -Хр? £) будет производиться автоматически как результат решения соответствующих уравнений. Строгая процедура регуляризации (осреднения) сингулярной обобщенной функции /(у) заключается в свертке обобщенной функции с “шапочкой” од. [90, 213]
С, - нормировочная компонента.
Из нашего предыдущего рассмотрения следует, что векторное поле поперечного градиента фазы имеет такую же структуру линий тока, как и поле поперечного вектора Умова-Пойнтинга, причем, особые точки того и другого поля совпадают. Рассмотрим теперь, как связаны потенциальные и вихревые свойства вектора плотности энергии и свойства вектора градиента фазы. Известно, что векторное поле в общем случае может быть представлено в виде суммы потенциальной Лр и і2іу вихревой (соленоидальной) частей [148]. Из общих положений теории поля следует, что потенциальное векторное поле выражается через потенциал ср
а дивергенция соленоидального (вихревого) поля равна нулю, т.е.
їг (у) / *
(1.52)
-ЄіР = Бгабф,
(1.53)
Уг = 0.
(1.54)