球差光束在大气湍流中传输特性的实验研究

李晓庆; 王涛; 季小玲

doi:10.7498/aps.63.134209

摘要

采用空间光调制器产生球差光束，并利用旋转随机相位板模拟大气湍流，实验上研究了球差光束在大气湍流中的传输特性. 研究表明：在自由空间传输时，正、负球差光束光强分布均为环形多层分布，但经过大气湍流传输后光强均会变为类高斯分布. 正球差导致光束扩展，负球差会导致光束聚焦. 正球差越大光束能量集中度越差. 负球差对光束能量集中度的影响是非单调的. 特别地，大气湍流会削弱球差效应对光束扩展的影响.

关键词:

The propagation properties of spherically aberrated beams through atmospheric turbulence are studied experimentally, where the spherically aberrated beams are generated by a spatial light modulator (SLM), and the atmospheric turbulence is simulated by the rotary random phase plate. It is shown that both for the positive and negative-spherical aberrated beams, the intensity distribution is multi-annular in free space, but it becomes a Gaussian-like profile in turbulence. The positive spherical aberration results in a beam spreading, while the negative spherical aberration causes a beam focusing. The larger the positive spherical aberration, the worse the power in the bucket. However, the dependence of the negative spherical aberration on the power in the bucket is non-monotonic. In particular, the effect of spherical aberration on beam spreading decreases due to turbulence.

Keywords:

作者及机构信息

1.
四川师范大学物理学院, 成都 610066;

2.
四川大学物理科学与技术学院, 成都 610064

基金项目: 国家自然科学基金（批准号：61178070）和四川高校科研创新团队建设计划（批准号：12TD008）资助的课题.

Authors and contacts

1.
Department of Physics, Sichuan Normal University, Chengdu 610068, China;

2.
College of Physical Science and Technology, Sichuan University, Chengdu 610064, China

Funds: Project supported by the National Natural Science Foundation of China (NSFC) (Grant No. 61178070), and the Construction Plan for Scientific Research Innovation Teams of Universities in Sichuan Province, China (Grant No. 12TD008).

参考文献

[1]	Andrews L C, Phillips R L 2005 Laser Beam Propagation through Random Media (Bellingham, Washington: SPIE Press)
[2]	Dan Y, Zhang B 2009 Opt. Lett. 34 563
[3]	Chu X X 2011 Appl. Phys. B 103 1013
[4]	Huang Y P, Gao Z H, Zhang B 2013 Opt. Laser Techn. 50 125
[5]	Chu X X 2011 Opt. Lett. 36 2701
[6]	Li Y Q, Wu Z S 2012 Chin. Phys. B 21 054203
[7]	Qian X M, Zhu W Y, Rao R Z 2012 Chin. Phys. B 21 094202
[8]	Shirai T, Dogariu A, Wolf E 2003 Opt. Lett. 28 610
[9]	Deng J P, Ji X L, Lu L 2013 Acta Phys. Sin. 62 144211 (in Chinese)[邓金平, 季小玲, 陆璐 2013 物理学报 62 144211]
[10]	Fang G J, Pu J X 2012 Chin. Phys. B 21 084203
[11]	Qian X M, Zhu W Y, Rao R Z 2013 Acta Phys. Sin. 62 044203 (in Chinese)[钱仙妹, 朱文越, 饶瑞中 2013 物理学报 62 044203]
[12]	Jing X, Wu Y, Hou Z H, Qing L A, Lu Q 2010 Acta Opt. Sin. 30 3110 (in Chinese)[靖旭, 吴毅, 侯再红, 秦来安, 陆茜 2010 光学学报 30 3110]
[13]	Chen Z, Li C, Ding P, Pu J, Zhao D 2012 Appl. Phys. B 107 469
[14]	Siegman A E 1993 Appl. Opt. 32 5893
[15]	Whinnery J R, Miller D T, Dabby F 1968 Appl. Phys. Lett. 13 284
[16]	Yoshida A, Asakura T 1996 Opt. Commun. 123 694
[17]	L B D, Ji X L, Luo S R 2001 J. Mod. Opt. 48 1171
[18]	Ji X L, Tao X Y, L B D 2004 Acta Phys. Sin. 53 952 (in Chinese)[季小玲, 陶向阳, 吕百达 2004 物理学报 53 952]
[19]	Pu J X, Nemoto S 1999 Optik 110 217
[20]	Siegman A E 1998 OSA Trends in Optics and Photonics Series 17 184

施引文献

[1]	Andrews L C, Phillips R L 2005 Laser Beam Propagation through Random Media (Bellingham, Washington: SPIE Press)
[2]	Dan Y, Zhang B 2009 Opt. Lett. 34 563
[3]	Chu X X 2011 Appl. Phys. B 103 1013
[4]	Huang Y P, Gao Z H, Zhang B 2013 Opt. Laser Techn. 50 125
[5]	Chu X X 2011 Opt. Lett. 36 2701
[6]	Li Y Q, Wu Z S 2012 Chin. Phys. B 21 054203
[7]	Qian X M, Zhu W Y, Rao R Z 2012 Chin. Phys. B 21 094202
[8]	Shirai T, Dogariu A, Wolf E 2003 Opt. Lett. 28 610
[9]	Deng J P, Ji X L, Lu L 2013 Acta Phys. Sin. 62 144211 (in Chinese)[邓金平, 季小玲, 陆璐 2013 物理学报 62 144211]
[10]	Fang G J, Pu J X 2012 Chin. Phys. B 21 084203
[11]	Qian X M, Zhu W Y, Rao R Z 2013 Acta Phys. Sin. 62 044203 (in Chinese)[钱仙妹, 朱文越, 饶瑞中 2013 物理学报 62 044203]
[12]	Jing X, Wu Y, Hou Z H, Qing L A, Lu Q 2010 Acta Opt. Sin. 30 3110 (in Chinese)[靖旭, 吴毅, 侯再红, 秦来安, 陆茜 2010 光学学报 30 3110]
[13]	Chen Z, Li C, Ding P, Pu J, Zhao D 2012 Appl. Phys. B 107 469
[14]	Siegman A E 1993 Appl. Opt. 32 5893
[15]	Whinnery J R, Miller D T, Dabby F 1968 Appl. Phys. Lett. 13 284
[16]	Yoshida A, Asakura T 1996 Opt. Commun. 123 694
[17]	L B D, Ji X L, Luo S R 2001 J. Mod. Opt. 48 1171
[18]	Ji X L, Tao X Y, L B D 2004 Acta Phys. Sin. 53 952 (in Chinese)[季小玲, 陶向阳, 吕百达 2004 物理学报 53 952]
[19]	Pu J X, Nemoto S 1999 Optik 110 217
[20]	Siegman A E 1998 OSA Trends in Optics and Photonics Series 17 184

[1]	陈浩宇, 徐涛, 刘闯, 张子柯, 詹秀秀. 基于高阶信息的网络相似性比较方法研究. 物理学报, 2024, 0(0): 0-0. doi: 10.7498/aps.73.20231096
[2]	吴宇恺, 段路明. 离子阱量子计算规模化的研究进展. 物理学报, 2023, 72(23): 230302. doi: 10.7498/aps.72.20231128
[3]	刘劼, 陈伟, 杨秋琳, 穆根, 高昊, 申滔, 杨思华, 张振辉. 偏振光声成像技术的研究与发展. 物理学报, 2023, 72(20): 204202. doi: 10.7498/aps.72.20230900
[4]	韦芊屹, 倪洁蕾, 李灵, 张聿全, 袁小聪, 闵长俊. 超高时空分辨显微成像技术研究进展. 物理学报, 2023, 72(17): 178701. doi: 10.7498/aps.72.20230733
[5]	李天胤, 邢宏喜, 张旦波. 基于量子计算的高能核物理研究. 物理学报, 2023, 72(20): 200303. doi: 10.7498/aps.72.20230907
[6]	全海涛, 董辉, 孙昌璞. 介观统计热力学理论与实验. 物理学报, 2023, 72(23): 230501. doi: 10.7498/aps.72.20231608
[7]	王子硕, 刘磊, 刘晨博, 刘珂, 钟志, 单明广. 数字差分-积分快速相位解包裹算法研究. 物理学报, 2023, 72(18): 184201. doi: 10.7498/aps.72.20230473
[8]	周子童, 闫韶华, 赵巍胜, 冷群文. 隧穿磁阻传感器研究进展. 物理学报, 2022, 71(5): 058504. doi: 10.7498/aps.71.20211883
[9]	赵颂, 周华, 王淑英, 韩非, 蒋斯涵, 沈向前. 基于金属纳米球等离增强的高效钙钛矿/硅电池设计. 物理学报, 2022, 71(3): 038801. doi: 10.7498/aps.71.20211585
[10]	张结印, 高飞, 张建军. 硅和锗量子计算材料研究进展. 物理学报, 2021, 70(21): 217802. doi: 10.7498/aps.70.20211492
[11]	宋忠长, 张金虎, 冯文, 杨武夷, 张宇. 齿鲸生物声呐目标探测研究综述. 物理学报, 2021, 70(15): 154302. doi: 10.7498/aps.70.20210284
[12]	方可, 张喆, 李玉同, 张杰. 双锥对撞冬季实验中的瑞利-泰勒不稳定性分析. 物理学报, 2021, (): . doi: 10.7498/aps.70.20211172
[13]	罗文, 陈天江, 张飞舟, 邹凯, 安建祝, 张建柱. 基于阶梯相位调制的窄谱激光主动照明均匀性. 物理学报, 2021, 70(15): 154207. doi: 10.7498/aps.70.20210228
[14]	吴祥水, 汤雯婷, 徐象繁. 二维材料热传导研究进展. 物理学报, 2020, 69(19): 196602. doi: 10.7498/aps.69.20200709
[15]	孟令俊, 王梦宇, 沈远, 杨煜, 徐文斌, 张磊, 王克逸. 具有内参考热补偿功能的三层膜结构微球腔折射率传感器. 物理学报, 2020, 69(1): 014203. doi: 10.7498/aps.69.20191265
[16]	周光照, 胡哲, 杨树敏, 廖可梁, 周平, 刘科, 滑文强, 王玉柱, 边风刚, 王劼. 上海光源硬X射线相干衍射成像实验方法初探. 物理学报, 2020, 69(3): 034102. doi: 10.7498/aps.69.20191586
[17]	王冲, 邢巧霞, 谢元钢, 晏湖根. 拓扑材料等离激元谱学研究. 物理学报, 2019, 68(22): 227801. doi: 10.7498/aps.68.20191098
[18]	王洪飞, 解碧野, 詹鹏, 卢明辉, 陈延峰. 拓扑光子学研究进展. 物理学报, 2019, 68(22): 224206. doi: 10.7498/aps.68.20191437
[19]	游家学, 王锦程, 王理林, 王志军, 李俊杰, 林鑫. 悬浮液凝固研究进展. 物理学报, 2019, 68(1): 018101. doi: 10.7498/aps.68.20181645
[20]	清河美, 那仁满都拉. 空化多泡中大气泡对小气泡空化效应的影响. 物理学报, 2019, 68(23): 234302. doi: 10.7498/aps.68.20191198

计量

文章访问数: 4605
PDF下载量: 15995
被引次数: 0

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

搜索

留言板