ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН English Войти Подать статью
Журнал радиоэлектроники Электронный научный журнал · eISSN 1684-1719
2013, № 7 · РАДИОТЕХНИКА

Методы нелинейных время-частотных отображений в анализе флуктуаций интенсивности лазерного пучка

Т.И. Арсеньян1, М.И. Бабанина1, Н.А. Сухарева1, А.П. Сухоруков1

1 МГУ им. М.В.Ломоносова, Россия
Полный текст (PDF) УДК 537.876.23, 537.877, 621.3.09 EDN RDPISX

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

  1. Татарский В.И. Распространение волн в турбулентной атмосфере, - Москва: Наука, 1967
  2. Larry C. Andrews, Ronald L. Phillips. Laser beam propagation through random media. - 2nd ed. SPIE Press, Bellingham, Washington, 2005
  3. Семенов А.А., Арсеньян Т.И. Флуктуации электромагнитных волн на приземных трассах. - М.: Наука. 1978.
  4. Claude Oestges and Bruno Clerckx MIMO Wireless Communications. From real-world propagation to space-time code design -: Elsevier. 2007
  5. 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
  6. Т.И. Арсеньян, П.В. Короленко Оптика случайно-неоднородных сред и проблемы распространения лазерного излучения в тропосфере. - М.: Физический факультет МГУ, 2001
  7. Antonia Papandreou-Suppappola Applications in time-frequency signal processing,: CRC Press LLC. 2003
  8. Cohen Leon. Time Frequency Analysis: Theory and Applications,: Prentice Hall; 1994
  9. 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
  10. L. Cohen, «On a fundamental property of the Wigner distribution» // 7IEE Trans. Acoust, Speech, Signal Processing, vol. 35, pp. 559-561,1987
  11. L. Cohen, «What is a Multicomponent Signal?» // Proc. IEEE ICASSP- 92, vol. 5, pp. 113-116,1992
  12. L. Cohen «Time-Frequency Distributions - A Review» // Proc. of the IEEE, vol. 77, pp. 941-981,1989
  13. 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.
  14. Charles L. Rino The Theory of Scintillation with Applications in Remote Sensing: John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey., 2011
  15. Рытов С.М., Кравцов Ю.А., Татарский В.И. Введение в статистическую радиофизику часть II. - М.: Наука. Главн. ред. Физико-математической литературы, 1978.-463с
  16. 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).
  17. [Электронный ресурс]. URL: http://www.scilab.org
  18. Ландау, Л. Д., Лифшиц, Е. М., Гидродинамика. - Издание 4-е, стереотипное. - М.: Наука, 1988
  19. Фрост У., Турбулентность. Принципы и применения, Мир, М., 1980
  20. В.Ф. Копьев, С.А. Чернышев «Колебания вихревого кольца, возникновение в нём турбулентности и генерация звука» // УФН. 2000. Т.70. No7. Стр.713-742
  21. 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
  22. 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.