СТАТИСТИЧЕСКИЕ ПРИБЛИЖЕНИЯ ПРИ ИССЛЕДОВАНИИ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ШИРОКОПОЛОСНОГО ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В СЛОЖНОЙ СРЕДЕ

 В работе теоретически изучены статистические выражения, описывающие изменение степени когерентности широкополосного лазерного излучения с наклоненным слоем когерентности в однородной среде. Рассмотрен случай изменения пространственной когерентности пересекающихся широкополосных световых пучков с параллельными слоями когерентности. Дана оценка области когерентного взаимодействия для указанного случая и определено, что степень когерентности диспергированного луча с расстоянием уменьшается заметно быстрее, чем в случае без использования дисперсионного элемента. В рамках использованных моделей получено, что нарушение когерентности при распространении светового пучка возрастает с ростом угла наклона слоев когерентности. Была также изучена возможность значительного увеличения области когерентного взаимодействия пересекающихся лучей в результате наклона их слоев когерентности таким образом, чтобы с помощью установки определенного значения угла их пересечения можно было получить для них параллельность слоев когерентности. В этом случае снимаются ограничения на поперечный размер перекрывающихся лучей и становится возможным использовать всю область их перекрытия. Была изложена общая схема построения асимптотик полученных аналитических решений. Показано, что универсальный характер асимптотических методов расчета волновых импульсов можно дополнить некоторыми универсальными эвристическими условиями и критериями применимости этих методов. Эти критерии обеспечивают внутренний контроль применимости использованных асимптотических методов, и в ряде случаев на основе сформулированных критериев удается оценивать волновые поля там, где данные методы неприменимы. Тем самым открываются широкие возможности анализа волновых картин в целом, что важно как для правильной постановки теоретических исследований, так и для проведения оценочных расчетов при экспериментальных или натурных измерениях волновых пакетов лазерного излучения.

1. Goldin Y.A., Vasilev A.N., Lisovskiy A.S., Chernook V.I. Results of Barents Sea airborne lidar survey // Proc. SPIE., 2017. V. 6615, 66150E.

2. Сhurnside J.H., Brown E.D., Parker-Stetter S., Horne J.K., Hunt G.L., Hillgruber N., Sigler M.F., Vollenweider J.J. Airborne remote sensing of biological hot spot in the Southeastern Bering Sea // Remote Sensing, 2011. V. 3. P. 621–7626.

3. Coney A., Damzen M.J. High-energy diode-pumped alexandrite amplifier development with applications in satellite-based lidar // J. of Optical Society of America B: Optical Physics. 2021. V. 38. P. 209–216.

4. Булатов В.В., Пономарев А.Н. Развитие теоретического метода в области нелинейного взаимодействия широкополосных световых волн в сложных средах // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева, 2021. № 3. С. 7–19.

5. Булатов В.В., Пономарев А.Н. О возможности улучшения качества изображения лазерной локации при дистанционном зондировании // Процессы в геосредах, 2021. № 4(30). С. 1331–1336.

6. Bulatov V.V., Ponomarev A.N. About the possibility of improving the image quality of laser location in the process of remote sensing of the water surface // Processes in GeoMedia. Vol. VI, 2023. Springer Geology. Springer Nature Switzerland AG, Cham, Switzerland. P. 277–285.

7. Smith G., Shardlow P.C., Damzen M.J. High-power near-diffraction-limited solid-state amplified spontaneous emission laser devices // Optics Letters, 2007. V. 32. P. 1911–1916.

8. Jayet B., Huignard J.-P., Ramaz F. Optical phase conjugation in Nd:YVO4 for acousto-optic detection in scattering media // Optics Letters, 2013. V. 38(8). P. 1256–1266.

9. Garmire E. Stimulated Brillouin Review: Invented 50 Years Ago and Applied Today // International Journal of Optics. 2018. Article ID 2459501.

10. Cronin-Golomb M., Fisher B., White Y.O., Yariv A. Theory and application of four-wave mixing in photorefractive media // IEEE J. of Quantum Electronics, 1984. V. 20(1). P. 12–28

11. Odintsov V.I., Sokolova E.Yu., Krupenin A.I., Ponomarev A.N., Terehin R.I. FWM Broad-band optical Beams with tilted Coherence Layers // Proceedings SPIE. ICONO’95. Nonlinear Optical Interactions and Wave Dynamics, 1995. St. Petersburg, Russia. Published by SPIE. V. 2800. P. 247–253.

12. Okulov A.Y. Twisted speckle entities inside wave-front reversal mirrors // Physical Review A, 2009. V.80(1). P. 013837.

13. Born M., Wolf E. Principles of optics: electromagnetic theory of propagation, interference and diffraction of light. Oxford: Cambridge University Press, 1999. 952 p.

14. Рытов С.М. Введение в статистическую радиофизику. Ч. 1. М.: Наука, 1976. 494 с.

15. Ахманов С.А., Дьяков Ю.Е., Чиркин А.С. Введение в статистическую радиофизику и оптику. М.: Наука, 1981. 640 с.

16. Borovikov V.A., Kinber B.Ye. Geometrical theory of diffraction. London: IEE electromagnetic waves. Series 37, 1994. 390 p.

17. Borovikov V.A. Uniform stationary phase method. London: IEE electromagnetic waves. Series 40, 1994. 233 p.

18. Kravtsov Y., Orlov Y. Caustics, catastrophes, and wave fields. Berlin: Springer, 1999. 228 p.