ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Оптические вихри в случайно-неоднородных средах из "Оптика когерентного излучения " Наиболее часто вихревые возмущения фазы лазерных пучков, в частности, ВД наблюдаются при распространении излучения через передающие среды со случайными неоднородностями показателя преломления. Так, ВД могут быть зарегистрированы на волновом фронте в результате прохождения достаточно больших расстояний в атмосфере. В последнем случае оптическая неоднородность воздуха обязана развитию турбулентных образований в приземном слое атмосферы из-за наличия там температурных градиентов. [c.127] А такие точки пересечения, как мы видели выше, и есть дислокации фазы. Эту ситуацию иллюстрирует рис. 2.7.4, где показаны пересечения нулевых линий (точки абсолютного нуля поля), определяющие положение ВД. Таким образом, наличие в передающей среде неоднородностей, создает условия для стохастизации светового поля. Одним из признаков стохастичности поля является формирование вихревой структуры поля. [c.129] Количество ВД впрямую связано с интенсивностью турбулентных процессов в атмосфере, которую можно регистрировать по уровню локальных флуктуаций температуры и показателя преломления. Эта связь проявляется настолько отчетливо, что были предложены и нашли практическую реализацию методы диагностики турбулентных состояний атмосферы на основе регистрации и подсчета числа ВД. [c.130] 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. [c.131] Для рассмотренных выше процессов формирования вихрей в световых пучках с исходно плоским фронтом принципиально важным является наличие в каналах распространения неоднородностей, изменяющих скорость световой волны. В определенном смысле ситуация аналогична развитию турбулентности в потоках жидкости или газа, когда присутствие препятствий или ограничивающих поток поверхностей приводит к локальным изменениям скорости и переходу от ламинарного к турбулентному движению при достаточно высокой скорости потока. В оптике безвихревые пучки с непересекающимися лучами могут быть соотнесены с ламинарными потоками жидкости или газа, а пучки с оптическими вихрями - с турбулентными потоками. [c.131] Оптические вихри могут образовываться и непосредственно в источниках когерентного излучения - лазерах. Здесь механизм их формирования имеет ряд принципиальных отличий, хотя дефекты и неоднородности в оптических элементах лазера играют не последнюю роль. Рассмотрим этот вопрос более подробно. [c.131] Вернуться к основной статье