Измерение интенсивности турбулентности на трассе беспроводной передачи энергии лазерным излучением

Abstract

Цель настоящей работы - изучение влияния атмосферных искажений на качество лазерного пучка, предназначенного для беспроводной передачи энергии и информации. Актуальность исследования обусловлена широким применением когерентного излучения в современных оптических системах и, как следствие, необходимостью компенсации турбулентных искажений. Для достижения поставленной цели использовались методы численного эксперимента, в частности, была построена модель прибора, предназначенного для измерения интенсивности атмосферной турбулентности и проведено исследование его работы в различных условиях. С использованием моде-ли выполнено сравнение точности дифференциальной и одноканальной методик определения структурной постоянной и радиуса Фрида - параметров, характеризующих турбулентность. Кроме этого, в численном эксперименте регистрировались атрибуты пучка, которые достаточно сложно получить в натурных исследованиях. В результате выполненного анализа было показано, что структурная постоянная, так же, как и интегральные параметры излучения, не является исчерпывающей характеристикой процесса распространения излучения в атмосфере. Для более полного представления об искажениях необходимо получение дополнительных данных. Так, о неоднородностях волнового фронта могут нести информацию оптические вихри - особые точки, возникающие при распространении пучка в случайно-неоднородной среде. Было определено влияние условий распространения на количество вихрей, и получена их статистика

Aim. To study the impact of turbulent distortions on the quality of laser radiation intended for wire-less energy transmission in the atmosphere. Relevance. The widespread use of laser radiation in energy and information transmission lines and the need to compensate for radiation distortions on atmospheric paths. To achieve this goal the methods of numerical experiment were employed, in particular, a model of a device used to measure the intensity of atmospheric turbulence on the radiation propagation path was constructed, and a study of its operation under various conditions was conducted. Using the model, the authors have compared the accuracy of differential and single-channel methods for determining the structural constant and Fried's coherence length. In addition to atmospheric parameters, in numerical calculations the authors recorded the beam attributes that are quite difficult to obtain in field experiments. As a result of the analysis, it was shown that the structural constant, as well as the integral parameters of radiation, are not exhaustive characteristics of radiation propagation in the atmosphere. For a more complete understanding of distortions, it is necessary to obtain additional data, since optical vortices - special points that arise during beam propagation in a randomly inhomogeneous medium - can carry information about the inhomogeneities of the wave front. The article determined the influence of propagation conditions on the number of vortices and obtained their statistics in a turbulent environment