Методы нелинейных время-частотных отображений в анализе флуктуаций интенсивности лазерного пучка
Аннотация
Представлены результаты нелинейного время-частотного анализа на основе отображения Вигнера-Вилли распределений интенсивности и их первых четырёх пространственных моментов для лазерного пучка, прошедшего модельную трассу. Обсуждаются свойства время-частотных карт, соответствующих разным режимам возмущения среды распространения, анизотропия и временные масштабы флуктуаций интенсивности. Экспериментально обнаружены астигматические искажения пучка, связанные с ветровой нагрузкой и дефокусировкой тепловой линзой.
- открытые оптические каналы
- отображение Вигнера-Вилли
- Wigner-Ville mapping
- fso
- дисторсия лазерного пучка
- турбулентная среда
- астигматические искажения
Abstract (in English)
Nonlinear time-frequency analysis was applied to the intensity fluctuations of a laser beam propagated through the model turbulent path. For this purpose the Wigner-Ville mapping of intensity distributions and their first four spatial moments were used. The characteristics of time-frequency maps corresponding to different modes of propagation channel are discussed as well as anisotropy and temporal scales of intensity fluctuations. The experiments on the model path revealed astigmatic distortions of the beam caused by the wind load and thermal lens defocussing.
Для цитирования
Арсеньян Т.И., Бабанина М.И., Сухарева Н.А., Сухоруков А.П. Методы нелинейных время-частотных отображений в анализе флуктуаций интенсивности лазерного пучка // Журнал радиоэлектроники. – 2013. – № 7.
Литература
- Татарский В.И. Распространение волн в турбулентной атмосфере, - Москва: Наука, 1967
- Larry C. Andrews, Ronald L. Phillips. Laser beam propagation through random media. - 2nd ed. SPIE Press, Bellingham, Washington, 2005
- Семенов А.А., Арсеньян Т.И. Флуктуации электромагнитных волн на приземных трассах. - М.: Наука. 1978.
- Claude Oestges and Bruno Clerckx MIMO Wireless Communications. From real-world propagation to space-time code design -: Elsevier. 2007
- Mohsen Kavehrad, Jarir Fadlullah, and Zeinab Hajjarian «MIMO FSO Communications in Cloud and Turbulence» [Электронный ресурс]. URL: http://dx.doi.org/10.1364/LSC.2011.LTuC3, 2011
- Т.И. Арсеньян, П.В. Короленко Оптика случайно-неоднородных сред и проблемы распространения лазерного излучения в тропосфере. - М.: Физический факультет МГУ, 2001
- Antonia Papandreou-Suppappola Applications in time-frequency signal processing,: CRC Press LLC. 2003
- Cohen Leon. Time Frequency Analysis: Theory and Applications,: Prentice Hall; 1994
- L. Cohen, «A critical review of the fundamental ideas of joint time-frequency distributions», // IEEE Proc. Int. Symp. on Circuits and Systems, vol. 1, pp. 28-33,1986
- L. Cohen, «On a fundamental property of the Wigner distribution» // 7IEE Trans. Acoust, Speech, Signal Processing, vol. 35, pp. 559-561,1987
- L. Cohen, «What is a Multicomponent Signal?» // Proc. IEEE ICASSP- 92, vol. 5, pp. 113-116,1992
- L. Cohen «Time-Frequency Distributions - A Review» // Proc. of the IEEE, vol. 77, pp. 941-981,1989
- Арсеньян Т.И., Зотов А.М., Короленко П.В., Маганова М.С., Таначев И.А. «Об устойчивости фрактальных свойств лазерного излучения в турбулентных средах» // Оптика океана и атмосферы, т.19, № 12, 2006. C. 1013-1015.
- Charles L. Rino The Theory of Scintillation with Applications in Remote Sensing: John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey., 2011
- Рытов С.М., Кравцов Ю.А., Татарский В.И. Введение в статистическую радиофизику часть II. - М.: Наука. Главн. ред. Физико-математической литературы, 1978.-463с
- Кандидов В.П., Чесноков С.С., Шленов С.А. «Компьютерное моделирование формирования изображения протяженного объекта в турбулентной атмосфере. Часть I» // Оптика атмосферы и океана, т. 11, №4, с.401-405, (1998).
- [Электронный ресурс]. URL: http://www.scilab.org
- Ландау, Л. Д., Лифшиц, Е. М., Гидродинамика. - Издание 4-е, стереотипное. - М.: Наука, 1988
- Фрост У., Турбулентность. Принципы и применения, Мир, М., 1980
- В.Ф. Копьев, С.А. Чернышев «Колебания вихревого кольца, возникновение в нём турбулентности и генерация звука» // УФН. 2000. Т.70. No7. Стр.713-742
- Fedor V. Shugaev, Evgeni N. Terentiev, Ludmila S. Shtemenko, Oksana A. Nikolaeva, Oxana A. Solenaya «Laser beam propagation through an ensemble of vortex rings in air» // Proc. SPIE 8535, Optics in Atmospheric Propagation and Adaptive Systems XV, 85350G (November 8, 2012); doi:10.1117/12.974548
- John W. Strohbehn «The feasibility of laser experiments for measuring atmospheric turbulence parameters» // Journal of Geophysical Research Volume 71, Issue 24, pages 5793-5808, 15 December 1966.