Фазовое возмущение
Cтраница 1
Оценка фазовых возмущений по знач. [1]
А, со, k - соответственно напряженность электрического поля, скорость, амплитуда, угловая частота и волновое число световой волны; Дх ( лг) - возмущение длины светового пути, обусловленное деформацией образца ( тогда ЛДх ( х) - фазовое возмущение хнплоскости); fo - фазовая константа, определяемая падающей гармонической волной; S0 - площадь рассматриваемой области. [2]
 |
Схема получения голограммы. [3] |
В результате после проявления фотопластины, помещенной на месте экрана 6, получается голограмма - своеобразная дифракционная решетка с чередующимися темными и светлыми полосами высокой частоты. При появлении фазовых возмущений от неоднородности они налагаются на структуру решетки голограммы в виде искажений интерференционных полос. Такая голограмма содер-жит практически всю информацию об исследуемом потоке. [4]
Метод названных авторов основан на том, что в пределах ансамбля изображений существуют корреляции между вносимыми атмосферой фазовыми возмущениями компонент Фурье с близкими пространственными частотами. Две компоненты Фурье, разделенные в фурье-плоскости расстоянием, меньшим r0 / hf, должны иметь сильно коррелированные фазовые ошибки, вносимые атмосферой, тогда как их фазовые компоненты, даваемые объектом, могут весьма различаться. Если взять разность фаз таких компонент, то вносимые атмосферой ошибки взаимно уничтожатся и мы получим не содержащие таких ошибок измеренные значения разности фаз между смежными частотными компонентами объекта. [5]
Как следует из сопоставления кривых 1 и 4 на рис. 1.17, наличие такого прогиба только по одной из координат вызывает уменьшение осевой силы света по сравнению с идеальным источником более чем в 11 раз; если аналогичный прогиб имеет место и по другому направлению, осевая сила света уменьшается еще во столько же раз. Это показывает, какое огромное влияние на распределение в дальней зоне могут оказать даже, казалось бы, небольшие фазовые возмущения. [7]
Существуют различные подходы к данной проблеме. Согласно этому подходу для слабых возмущений волнового фронта существует простая однозначная связь [1] между значением числа Штреля / и дисперсией фазовых флуктуации ф % м8 Число Штреля определяется как отношение максимального значения интенсивности деформированного фазовыми возмущениями профиля пучка к максимальному значению интенсивности пучка, не искаженного фазовыми возмущениями. [8]
Существуют различные подходы к данной проблеме. Согласно этому подходу для слабых возмущений волнового фронта существует простая однозначная связь [1] между значением числа Штреля / и дисперсией фазовых флуктуации ф % м8 Число Штреля определяется как отношение максимального значения интенсивности деформированного фазовыми возмущениями профиля пучка к максимальному значению интенсивности пучка, не искаженного фазовыми возмущениями. [9]
В случае длительной экспозиции мы имеем а 0, и этот член равен единице. В различных значениях параметра а, отвечающих случаям ближнего и дальнего поля, просто находит отражение то обстоятельство, что изменение фазы, связанное с наклонной компонентой волнового фронта, ие влияет на ОПФ, а сама фаза играет меньшую роль в случае дальнего поля, чем в случае ближнего поля. В ближнем поле вся нечеткость обусловлена фазовыми эффектами, тогда как в дальнем поле только половина нечеткости обусловлена фазовыми возмущениями, а другая половина - амплитрудными эффектами. [10]
Запуск лазера не требует специальных мер, кроме синхронизации времени накачки активной среды и нелинейного элемента. При выполнении пороговых условий генерация стартует с затравочного когерентного рассеяния пучков накачки вспомогательного лазера, которое усиливается в активной среде. Каждая частота накачки автоматически является собственной частотой ОВФ-резонатора, и на ней возникает генерация при выполнении пороговых условий. Внутрирезонаторные фазовые возмущения скомпенсированы только в пучке / ых вьгходящем сквозь обычное зеркало 3i, и остаются в пучке / JJjx выходящем сквозь обращающее зеркало. Энергетически такая схема неэффективна, особенно при импульсном режиме генерации, так как обычно энергия, необходимая для создания и поддержания обращающего зеркала, больше полезной выходной энергии лазера. [11]
Третье преимущество состоит в том, что атмосферные неоднородности оказывают сравнительно малое влияние на характеристики интерферометра интенсивностей, но исключительно существенны в случае амплитудного интерферометра. Фотоприемники интерферометра интенсивностей совершенно нечувствительны к любым ф азовым ошибкам падающих на них оптических волн. Значительное влияние оказывает только мерцание, вызываемое атмосферой, но и эти эффекты часто оказываются не очень существенными. Амплитудный же интерферометр исключительно чувствителен к атмосферным фазовым возмущениям, даже если размеры апертуры малы. В этом случае регистрируемая интерферограмма все время смещается по многоэлементному фотоприемнику в результате постоянного изменения относительных сдвигов фазы, вносимых двумя атмосферными путями, которые отвечают двум плечам интерферометра. Это также делает задачу выделения информации о видности более трудной, чем в случае, когда интерферограмма совершенно неподвижна. [12]
Указанные методы могут служить положительным примером использования уникальных свойств вихревых полей. Однако часто приходится сталкиваться и с негативными эффектами, вызванными появлением оптических вихрей. Так, присутствие ВД на волновом фронте излучения серьезным образом усложняет работу адаптивных устройств, используемых в оптических линиях связи для компенсации фазовых искажений. В таких устройствах в качестве основного элемента часто используется гибкое отражающее зеркало. С помощью специальной системы управления кривизна отдельных участков зеркала адаптируется под изгибы волнового фронта, падающего на зеркало излучения, что позволяет компенсировать фазовые возмущения. Но обладая высокой эффективностью при компенсации обычных аберраций, такое адаптивное устройство оказывается не в состоянии ликвидировать возмущения винтового типа, так как отражающая поверхность зеркала не может менять своей топологии. Тем не менее, ситуация не является безнадежной. В настоящее время разработаны методы, основанные на использовании эффектов обращения волнового фронта в нелинейных средах, которые способны с успехом бороться и с топологическими деформациями волнового фронта. [13]
На точность коррекции фазовых искажений в усилительных системах влияют как точность самого ОВФ, так и условия распространения излучения в усилителях. Уже из принципа обратимости ясно, что идеальная коррекция, когда Еа - Е а ( Еп и Е0 - входное и выходное поля), возможна лишь в линейных оптических системах. Усиливающие лазерные системы являются нелинейными, что накладывает принципиальные ограничения на параметры этих систем, необходимые для идеальной коррекции: однородность усиления и потерь по сечению в линейном режиме усиления [54] и дополни - тельно однородность распределения интенсивности по сечению пучка в режиме насыщенного усиления. В реальных лазерных системах эти условия достаточно часто нарушаются, что делает невозможным идеальное ОВФ. Влияние процессов насыщения усугубляется неточностью сопряжения волнового фронта в самом ОВФ-зеркале. Тем не менее, как будет показано ниже, несмотря на эти эффекты, существуют достаточно широкие границы изменения параметров излучения и усиливающих систем, в пределах которых удается реализовать высокую точность коррекции фазовых возмущений в реальных лазерных системах на неодимовом стекле. [14]
Страницы: 1