Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Tác động của bầu khí quyển nhiễu loạn đến các thuộc tính lan truyền của chùm tia Hermite-cosh-Gaussian xoáy
Tóm tắt
Các thuộc tính lan truyền của chùm tia Hermite-cosh-Gaussian xoáy (vHChGB) trong bầu khí quyển nhiễu loạn được nghiên cứu dựa trên tích phân nhiễu xạ Huygens–Fresnel mở rộng và phương pháp Rytov. Công thức phân tích cho cường độ trung bình của một vHChGB lan truyền trong bầu khí quyển nhiễu loạn được suy diễn chi tiết. Ảnh hưởng của độ mạnh nhiễu loạn đến phân bố cường độ dưới sự thay đổi điều kiện các tham số chùm tia được minh họa bằng phương pháp số và thảo luận. Kết quả cho thấy rằng hình dạng của vHChGB ban đầu không thay đổi trong khoảng cách lan truyền nhỏ, và tại một khoảng cách lan truyền nhất định, một đỉnh cường độ trung tâm xuất hiện, và cuối cùng chùm tia phát triển thành hình dạng giống Gaussian ở vùng xa. Tốc độ tăng của cường độ đỉnh trung tâm nhanh hơn khi độ mạnh nhiễu loạn lớn hơn hoặc các tham số chùm tia như bậc chùm tia, điện tích xoáy và chiều rộng eo Gaussian nhỏ hơn. Với một tham số lệch nhỏ b, hình dạng chùm tia thay đổi nhanh hơn khi bước sóng lớn hơn, trong khi hành vi ngược lại xảy ra khi b lớn. Các kết quả thu được có thể hữu ích cho các ứng dụng thực tiễn của vHChGB trong viễn thông quang học và cảm biến từ xa.
Từ khóa
#chùm tia Hermite-cosh-Gaussian xoáy #vHChGB #nhiễu loạn khí quyển #cường độ trung bình #chẩn đoán từ xaTài liệu tham khảo
Allen, L., Begersbergen, M.W., Spreeuw, R.J.C., Woerdman, J.P.: Orbital angular momentum of light and the transformation of Laguerre-Gaussian laser modes. Phys. Rev. A 45, 8185–8189 (1992)
Andrews, L.C., Philips, R.L.: Laser beam propagation through random media. SPIE Press, Washington (1998)
Baykal, Y.: Correlation and structure functions of Hermite-sinusoidal-Gaussian beams in the turbulent atmosphere. J. Opt. Soc. Am. A Opt. Imag. Sci. Vis. 21, 1290–1299 (2004)
Belafhal, A., Ibnchaikh, M.: Propagation properties of Hermite-cosh-Gaussian laser beams. Opt. Comm. 186, 269–276 (2000)
Belafhal, A., Hricha, Z., Dalil-Essakali, L., Usman, T.: A note on some integrals involving Hermite polynomials and their applications. Adv. Math. Mod. App. 5(3), 313–319 (2020)
Bishop, A.I., Nieminen, T.A., Heckenberg, N.R., Rubinsztein, H.: Optical microrheology using rotating laser-trapped particles. Phys. Rev. Lett. 92(19), 198104–198107 (2004)
Boufalah, F., Dalil-Essakali, L., Ez-zariy, L., Belafhal, A.: Introduction of generalized Bessel-Laguerre-Gaussian beams and its central intensity traveling a turbulent atmosphere. Opt. Quant. Elect. 50, 305–325 (2018)
Cai, Y.: Propagation of various flat-topped beams in a turbulent atmosphere. J. Opt. A. Pure Appl. Opt. 8, 537–545 (2006)
Cai, Y., He, S.: Propagation of various dark hollow beams in a turbulent atmosphere. Opt. Exp. 14, 1353–1367 (2006)
Cai, Y., Lu, X., Lin, Q.: Hollow Gaussian beam and its propagation. Opt. Lett. 28, 1084–1086 (2003)
Casperson, L.W., Tovar, A.A.: Hermite-Sinusoidal-Gaussian beams in complex optical systems. J. Opt. Soc. Am. A 15, 954–961 (1998)
Dai, H.T., Liu, Y.J., Luo, D., Sun, X.W.: Propagation properties of an optical vortex carried by an airy beam: experimental implementation’. Opt. Lett. 36(9), 1617–1619 (2011)
Eyyuboglu, H.T.: Propagation of Hermite-cosh-Gaussian laser beams in turbulent atmosphere. Opt. Comm. 245, 37–47 (2005)
Gao, C., Wei, G., Weber, H.: Orbital angular momentum of the laser beam and the second-order intensity moments. Sci. in Chin. A 43(12), 1306–1311 (2000)
Gradshteyn, I.S., Ryzhik, I.M.: Tables of integrals series and products, 5th edn. Academic Press, New York (1994)
Guo, L., Tang, Z., Wan, W.: Propagation of a four-petal Gaussian vortex beam through a paraxial ABCD optical system. Optik 125(19), 5542–5545 (2014)
Hricha, Z., Belafhal, A.: Focusing properties of focal Hermite-cosh-Gaussian beams. Opt. Comm. 253, 242–249 (2005)
Hricha, Z., Yaalou, M., Belafhal, A.: Intensity characteristics of double–half inverse Gaussian hollow beams through turbulent atmosphere. Opt. Quant. Elect. 52, 201–207 (2020a)
Hricha, Z., Yaalou, M., Belafhal, A.: Introduction of a new vortex cosine-hyperbolic-Gaussian beam and the study of its propagation properties in fractional fourier transform optical system. Opt. Quant. Elect. 52, 296–302 (2020b)
Hricha, Z., Lazrek, M., Yaalou, M., Belafhal, A.: Propagation of vortex cosine-hyperbolic-Gaussian beams in atmospheric turbulence. Opt. Quant. Elect. 53(8), 383–398 (2021a)
Hricha, Z., Yaalou, M., Belafhal, A.: Introduction of the vortex Hermite-Cosh-Gaussian beam and the analysis of its intensity pattern upon propagation. Opt. Quant. Elect. 53, 80 (2021b)
Ibnchaikh, M., Dalil-Essakali, L., Hricha, Z., Belafhal, A.: Parametric characterization of truncated Hermite-cosh-Gaussian beams. Opt. Comm. 190, 29–36 (2001)
Korotkova O, Gbur G (2007) “Propagation of beams with any spectral, coherence and polarization properties in turbulent atmosphere”. Proc-SPIE 6457, 64570J1–64570J12.
Kotlyar, V.V., Kovalev, A.A., Porfirev, A.P.: Vortex Hermite-Gaussian laser beams’. Opt. Lett. 40(5), 701–704 (2015)
Kuga, T., Torii, Y., Shiokawa, N., Hirano, T., Shimizu, Y., Sasada, H.: Novel optical trap of atoms with a doughnut beam. Phys. Rev. Lett. 78, 4713–4716 (1997)
Liu, H., Lü, Y., Xia, J., Pu, X., Zhang, L.: Flat-topped vortex hollow beam and its propagation properties’. J. Opt. 17, 075606 (2015)
Lukin, V.P., Konyaev, P.A., Sennikov, V.A.: Beam spreading of vortex beams propagating in turbulent atmosphere. App. Opt. 51(10), 84–87 (2012)
Mei, Q.X., Yue, Z.W., Zhong, R.R.: Intensity distribution properties of Gaussian vortex beam propagation in atmospheric turbulence. Chin. Phys. B 24(4), 044201–044205 (2015)
Ni, Y., Zhou, G.: Propagation of a Lorentz-Gauss vortex beam through a paraxial ABCD optical system. Opt. Comm. 291, 19–25 (2013)
Noriega-Manez, R.J., Gutiérrez-Vega, J.C.: Rytov theory for Helmholtz-Gauss beams in turbulent atmosphere. Opt. Exp. 15, 16328–16341 (2007)
Paterson, L., MacDonald, M.P., Arlt, J., Sibbett, W., Bryant, P.E., Dholakia, K.: Controlled rotation of optically trapped microscopic particles. Science 292(5518), 912–914 (2001)
Ponomarenko, S.A.: A class of partially coherent beams carrying optical vortices. J. Opt. Soc. Am. A 18, 150–156 (2001)
Rubinsztein-Dunlop, H., Forbes, A., Berry, M.V., Dennis, M.R., Andrews, D.L., Mansuripur, M., Denz, C., Alpmann, C., Banzer, P., Bauer, T., Karimi, E., Marrucci, L., Padgett, M., Ritsch-Marte, M., Litchinitser, N.M., Bigelow, N.P., Rosales-Guzmán, C., Belmonte, A., Torres, J.P., Neely, T.W., Baker, M., Gordon, R., Stilgoe, A.B., Romero, J., White, A.G., Fickler, R., Willner, A.E., Xie, G., McMorran, B., Weiner, A.M.: “Roadmap on structured light”. J. Opt. 19(1), 013001 (2017)
Simpson, N.B., Dholakia, K., Allen, L., Padgett, M.J.: Mechanical equivalence of spin and orbital angular momentum of light: an optical spanner. Opt. Lett. 22(1), 52–54 (1997)
Tovar, A.A., Casperson, L.W.: Production and propagation of Hermite-sinusoidal-Gaussian laser beams. J. Opt. Soc. Am. A 15, 2425–2432 (1998)
Wang, Z., Lin, Q., Wang, Y.: Control of atomic rotation by elliptical hollow beam carrying zero angular momentum. Opt. Comm. 240, 357–362 (2004)
Wang, F., Liu, X., Cai, Y.: Propagation of partially coherent beam in turbulent atmosphere: a review. Prog. Elec. Res. 150, 123–143 (2015)
Wang, J., Yang, J.Y., Fazal, I.M., Ahmed, N., Yan, Y., Huang, H., Ren, Y., Yue, Y., Dolinar, S., Tur, M., Willner, A.E.: Terabit free-space data transmission employing orbital angular momentum multiplexing. Nat. phot. 6(7), 488–496 (2012)
Yaalou, M., El Halba, E.M., Hricha, Z., Belafhal, A.: Propagation characteristics of Dark and Antidark Gaussian beams in a turbulent atmosphere. Opt. Quant. Elect. 51, 255–266 (2019)
Zhou, G.Q., Cai, Y., Dai, C.Q.: Hollow vortex Gaussian beams. Sci. Chin. Phys. Mech. Astron. 56(5), 896–903 (2013)
Zhou, Y., Zhou, G.: Orbital angular momentum density of a hollow vortex-Gausssian beam’. Prog. In. Elect. Res. M 38, 15–24 (2014)
Zhu, X., Wu, G., Luo, B.: Propagation of elegant vortex Hermite-Gaussian beams in turbulent atmosphere. Proc. SPIE 10158, 101580F-F101581 (2016)