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相似文献
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1.
李晋红  吕百达 《物理学报》2011,60(7):74205-074205
基于广义惠更斯-菲涅耳原理,以高斯-谢尔模型(GSM)涡旋光束作为典型的部分相干涡旋光束,推导出GSM涡旋光束通过大气湍流斜程传输的平均光强、均方根束宽和交叉谱密度函数的解析表达式,并用以研究了大气湍流中上行和下行对GSM涡旋光束传输和对相干涡旋的影响.结果表明,在相同条件下,GSM涡旋光束下行传输受大气湍流的影响要小于上行传输,下行传输时相干涡旋拓扑电荷守恒距离要长于上行传输.对所得结果做了物理解释. 关键词: 部分相干涡旋光束 相干涡旋 大气湍流 上行和下行传输  相似文献   

2.
部分相干涡旋光束在大气湍流中的远场传输特性   总被引:2,自引:0,他引:2  
运用广义惠更斯-菲涅耳原理,详细研究了部分相干涡旋光束在湍流介质中的远场传输规律.研究表明,部分相干涡旋光束的光谱相干度及光强分布与光束的拓扑电荷数、空间相对相干长度及湍流介质的折射率结构常数等因素有关.在湍流介质中,光谱相干度存在相位奇点,并且随着空间相对相干长度的增大,相干涡旋逐渐演化为强度涡旋,而湍流介质的强弱对部分相干涡旋光束的影响则相反,随着湍流介质的折射率常数的增大,强度涡旋逐渐演化为相干涡旋.  相似文献   

3.
Cheng Ke  闫红卫  Lu Bai-Da 《物理学报》2008,57(8):4911-4920
对由两束平行、离轴部分相干平顶涡旋光束叠加形成的合成相干涡旋做了详细研究.结果表明:合成相干涡旋的数目和位置与光束阶数、相对离轴距离、相干参数以及相对传输距离有关.在部分相干范畴内“隐藏”的合成相干涡旋对应于完全相干范畴中的合成光涡旋.并且证明在相干极限下合成相干涡旋就演化为合成光涡旋. 关键词: 相关奇点光学 合成相干涡旋 部分相干平顶光束 离轴合成  相似文献   

4.
部分相干涡旋光束在湍流大气中的传输特性   总被引:1,自引:0,他引:1  
根据广义的惠更斯-菲涅耳原理,推导了部分相干涡旋光束在湍流介质中传输时光强分布情况的理论公式,详细研究了部分相干涡旋光束在湍流介质中的传输变化规律。研究结果表明,湍流介质的强弱,光源的相干性以及光束所带拓扑电荷数大小均会影响光束传输特性。  相似文献   

5.
基于非Kolmogorov谱模型,利用广义惠更斯-菲涅耳原理和维格纳分布函数的二阶矩定义,推导出部分相干厄米高斯(H-G)光束在非Kolmogonov大气湍流中传输因子的解析表达式,并用以研究了非Kolmogorov大气湍流对部分相干H-G光束传输因子的影响。结果表明,部分相干H-G光束在非Kolmogorov大气湍流中传输时,传输距离、湍流外尺度、广义结构常量和空间相关长度越小,湍流内尺度和光束阶数越大,光束传输受非Kolmogorov大气湍流影响越小,光束质量越好。当广义指数取3.11时,部分相干H-G光束在传输过程中表现的光束质量最差。  相似文献   

6.
仓吉  张逸新 《光子学报》2009,38(5):1277-1282
基于广义惠更斯-菲涅耳原理和相位结构函数的平方近似,研究了部分相干高斯-谢尔模型涡旋光束被聚焦后在大气湍流中的传输特性,得到了焦平面上光强解析表达式.利用该表达式,详细研究了该类光束在大气湍流中传输焦平面上的光强分布特性.结果表明:在大气湍流中,随着传输距离的增加,涡旋光束的奇异性逐渐降低.对于拓扑荷大的以及空间相干长度较长的涡旋光束,光束奇异性的保持相对要好.在一定的焦距长度和湍流大气条件下,我们可以通过调整光源的拓扑荷和相干长度控制焦面光强分布和焦斑大小.另外,有一定拓扑荷的涡旋光束可以在一定程度上降低大气湍流对传输光束焦面光强分布的影响.  相似文献   

7.
柯熙政  张雅  陈炜 《光子学报》2016,(11):17-24
基于广义的Huygens-Fresnel原理和非Kolmogorov谱模型,推导了无线光通信系统中径向分布部分相干高斯-谢尔模型阵列光束在非Kolmogorov大气湍流中传输时瑞利区间z_R和湍流距离z_T的解析表达式,对瑞利区间和湍流距离随湍流参量和光束参量的变化情况进行了数值分析.结果表明:不论是相干还是非相干合成,径向分布部分相干高斯-谢尔模型阵列光束的z_R和z_T均随湍流广义指数α的增大非单调变化,当α=3.11时,z_R和z_T取最小值,此时阵列光束扩展最大;相干合成比非相干合成的光束扩展要小,但其受湍流的影响更大;对于相干合成而言,径向分布半径r0越大,合成光束的z_R和z_T就越大,而非相干合成的z_R和z_T不受r0的影响;不论是相干还是非相干合成,阵列子光束数目对合成光束的z_R和z_T没有影响;当光束相干参量β足够小或波长λ足够大时,大气湍流对阵列光束z_R的影响可以忽略.  相似文献   

8.
聚焦部分相干涡旋光束的传输和相干特性   总被引:1,自引:0,他引:1  
根据部分相干光的传输理论,研究了部分相干高斯-贝塞尔涡旋光束通过光阑透镜聚焦后的传输和空间相关性质.数值计算结果表明,涡旋暗核的大小和焦平面上的光谱相干度都取决于入射光的拓扑电荷n、截断参量δ、相对相干长度σg和参量α.当选择适当的参量,在几何焦点附近会出现局域空心光束.研究还发现在焦面上光谱相干度会产生一个或多个的相位奇点(相干涡旋),而且拓扑电荷和相对相干长度会对相干涡旋的位置和个数产生影响.在相干极限下,相干涡旋可逐渐演变为光学涡旋.  相似文献   

9.
王涛  蒲继雄  陈子阳 《光学学报》2008,28(s2):82-86
根据广义的惠更斯-菲涅耳原理, 研究了涡旋光束在湍流大气中的传输特性。研究结果表明, 涡旋光束在湍流大气中传输时, 截面光强会从空心分布转化为高斯分布。光束所带的拓扑电荷数以及大气湍流均会影响光强分布的变化。研究结果还表明, 涡旋光束能够抑制大气湍流对光束扩展的影响, 这一现象得到了实验上的证实。通过杨氏双缝干涉的方法, 还研究了涡旋光束经过湍流大气传输后的拓扑电荷数。研究发现, 涡旋光束经过湍流大气后, 拓扑电荷数将发生波动。  相似文献   

10.
部分相干涡旋光束传输中的光斑分析   总被引:1,自引:0,他引:1       下载免费PDF全文
丁攀峰  蒲继雄 《物理学报》2012,61(17):174201-174201
在近轴光束近似条件下,采用交叉谱密度传输公式推导了 部分相干涡旋光束传输一段距离后观测平面上交叉谱密度矩阵元的解析表达式, 在此基础上对观测平面上的光强分布进行了分析.研究表明, 和完全相干涡旋光束不同,部分相干涡旋光束传输后光斑中心点的光强会逐渐凸现出来, 随着传输距离的增加,观测平面上的光强会逐渐演变为类似高斯型分布的特性. 这种演变规律与源平面上光源的拓扑电荷数和相干长度有关, 在其他参数不变的情况下,拓扑电荷数越小,相干长度越短, 演变为高斯型光斑的速度越快.最后针对一阶部分相干高斯涡旋光束, 通过观测平面上光强极值研究,对光斑随传输距离演变的过程进行了详细的分析, 在理论上对这种演变规律给出了严格的证明.  相似文献   

11.
Using the extended Huygens-Fresnel principle and the quadratic approximation of the phase structure function, and taking the Gaussian Schell-model (GSM) vortex beam as a typical example of partially coherent vortex beams, the explicit expressions for the cross-spectral density function and average intensity of GSM vortex beams with topological charge m=+1 propagating through slant atmospheric turbulence are derived, and used to study the propagation properties of GSM vortex beams in atmospheric turbulence along a slant path and evolution behavior of coherence vortices. It is shown that the spreading of GSM vortex beams along a horizontal path is larger than that along a slant path in the long atmospheric propagation. The propagation through horizontal atmospheric turbulence can be treated as a special case of the altitude-independent structure constant. The position of coherence vortices in slant atmospheric turbulence does not coincide with that in horizontal atmospheric turbulence, and the dependence of position of coherence vortices on the zenith angle, wavelength and reference point is illustrated by numerical examples. A comparison with the previous work is also made.  相似文献   

12.
Composite coherence vortices and their propagation in free space   总被引:1,自引:0,他引:1  
Ke Cheng 《Optik》2010,121(7):589-594
Taking Gaussian Schell-model (GSM) background vortex beams as an example of partially coherent vortex beams, the composite coherence vortices resulting from the superposition of the cross-spectral density function of two parallel, noncollinear partially coherent vortex beams and their propagation in free space are studied, and the main attention is paid to the effect of relative off-axis distance, coherence parameter and propagation distance on the composite coherence vortices. The number and location of composite coherence vortices vary by changing the relative off-axis distance, coherence parameter or propagation distance. In the coherent limit, the composite coherence vortex becomes the composite optical vortex.  相似文献   

13.
The explicit expression for the cross-spectral density of partially coherent elliptical Gaussian beams carrying an edge dislocation propagating through atmospheric turbulence along a slant path is derived, and used to study the transformation of the edge dislocation in atmospheric turbulence. We find that the edge dislocation disappears and transforms to a noncanonical coherence vortex, when partially coherent elliptical Gaussian beams with edge dislocation propagate through atmospheric turbulence. The inversion of the topological charge of the coherence vortex may take place. The ellipticity of the beam and slope of the edge dislocation play a dominant role in the evolution of the coherence vortex. In the coherent limit the coherence vortex in turbulence becomes an intensity vortex, however, differing from the case in free-space propagation, the position of the intensity vortex depends on the choice of the reference point. The results are illustrated analytically and numerically.  相似文献   

14.
This work investigates the joint effects of jet engine exhaust-induced turbulence and atmospheric turbulence on the propagation of a partially coherent Gaussian Schell-model Array (GSMA) vortex beam. Using the two-process propagation method, analytical formulae are derived for the cross-spectral density, spectral density, degree of coherence, and beam width of the considered beam. The results show that the considered beam takes different shapes; when the spatial coherence is large, the spectral density of the GSMA vortex beam takes an elliptical shape, whereas when the spatial coherence is smaller, the spectral density remains a Gaussian shape. The evolution profile of the degree of coherence weakens gradually when the propagation distance, topological charge, and turbulence strength increase. Moreover, the profile of the degree of coherence takes the Gaussian profile when the propagation distance is longer or turbulence atmospheric is stronger. Furthermore, the results reveal that the corresponding beam spreads faster with a larger propagation distance, lower spatial coherence, and high-strength turbulence. This study also concludes from the results that the beam is affected more when its propagation is near the jet engine exhaust, which means that this latter has a significant impact.  相似文献   

15.
In this paper, the spectral degree of coherence formula was derived by using the generalized Huygens–Fresnel principle and the method of Rytov phase structure function quadratic approximation. The spatial coherence of vortex Gaussian beams passed atmospheric turbulence was studied. It showed that the spatial coherence was mainly affected by the coherence of light source, the number of topological charges and the transmission distance. The distance of transmission was farther, the spatial coherence of beam was better. The number of topological charges were more, the spatial coherence of beam was better. In a certain transmission distance, the coherence of light source was better, the spatial coherence of beam was worse. In addition, there were coherent vortexes which spectral degree of coherence was zero after the partially coherent vortex beams getting through atmospheric turbulence transmission.  相似文献   

16.
闫红卫  程科  吕百达 《物理学报》2008,57(9):5542-5549
对两束拓扑电荷m1,2=±1的平行、离轴平顶高斯涡旋光束在束腰面叠加形成的合成光涡旋及其在自由空间的传输做了研究.详细的数值计算和分析表明,合光涡旋的位置、数目和净拓扑电荷与光束的控制参数,包括相对位相,振幅比,束腰宽度比,相对离轴参数,光束阶数,以及传输距离有关,但拓扑电荷不总是守恒. 关键词: 奇点光学 合成光涡旋 平顶高斯涡旋光束 拓扑电荷  相似文献   

17.
基于部分相干光的传输理论获得了部分相干涡旋光束被光阑透镜聚焦后的传输方程。基于这些方程研究了部分相干涡旋光束的焦移现象。研究结果表明,部分相干涡旋光束的焦移不仅依赖于菲涅耳数,而且依赖于光束的相干长度和涡旋光束的拓扑荷数。菲涅耳数越小,焦移量越大;部分相干涡旋光束的相干长度越小,焦移量越大;涡旋光束的拓扑荷数越大,焦移量越大。  相似文献   

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