Статистические характеристики оптических вихрей и интегральных параметров лазерного излучения на трассе беспроводной передачи энергии

Abstract

Цель настоящего исследования - сравнение параметров лазерных пучков, начальная фаза которых формируется полиномами Цернике, и пучков, фаза которых задается экраном, моделирующим атмосферную турбулентность. Проведение исследования было обусловлено широким применением лазерного излучения в установках передачи энергии и информации и необходимостью компенсации искажений излучения на атмосферных трассах. Решение поставленных задач было реализовано на основе методов численного эксперимента. Для проведения анализа в плоскости наблюдения фиксировались оптические вихри, появившиеся в процессе распространения, и интегральные характеристики излучения, такие как критерий фокусировки (мощность в пределах заданной апертуры), энергетический радиус и смещение центра пучка. Показано, что статистические параметры распределения особых точек в обоих случаях (полиномы и экран) удовлетворяли требованиям центральной предельной теоремы. В то же время различия наблюдались в зависимости числа вихрей и интегральных характеристик излучения от длины трассы распространения.

The aim of this study is to compare the parameters of laser beams, which initial phase is formed by Zernike polynomials, and beams, which phase is specified by a screen simulating atmospheric turbulence. The study was conducted due to the widespread use of laser radiation in energy and information transmission systems and the need to compensate for radiation distortions on atmospheric route. The solution of the set tasks was implemented based on the methods of numerical experiment. For the analysis in the plane of observation optical vortices, appeared during propagation, and radiation integral characteristics, such as the focusing criterion (power within a given aperture), energy radius and shift of the beam center, were recorded. It was shown that statistical parameters of the distribution of singular points in both cases (polynomials and screen) satisfied the requirements of the central limit theorem. At the same time, differences were observed in the dependence of the number of vortices and integral characteristics of radiation on the length of the propagation path