弱湍流大气中Helmholtz-Gauss光束的传播特性分析

"Propagation of Helmholtz-Gauss beams in weak turbulent atmosphere" 是一篇关于光在弱湍流大气中传播的科研文章。该研究由Yixin Zhang和Tuo Zhu完成，发表于2008年《中国光学快报》第6卷第2期。 在大气传输和大气光学领域，这篇文章主要探讨了四种基本类型的Helmholtz-Gauss（HzG）光束——余弦-高斯光束、驻态Mathieu-高斯光束、驻态抛物线-高斯光束和Bessel-高斯光束在弱湍流大气中的传播特性。Rytov近似是研究这种传播现象的基础，这是一种描述光在大气湍流中传播的理论模型，适用于弱湍流条件。 通过Rytov近似，作者得到了这四种HzG光束在传播过程中的场分布和平均辐照度的封闭形式表达式。这些表达式揭示了场和平均辐照度可以分解为四个因子：仅依赖于z坐标（传播距离）的复振幅、高斯光束特性、大气湍流引起的复杂相位扰动因子以及非衍射光束横向形状的复缩放版本。这些因子分别对应了光束的基本属性、大气对光的影响以及光束形状的保持。 研究结果显示，在弱湍流大气中，HzG光束的辐照度分布受到的影响可以忽略不计。这意味着在特定条件下，尽管大气存在一定的湍流，但这些特定类型的光束仍能保持相对稳定的传播特性。这对于远距离通信、激光传输和其他光学应用具有重要意义。 文章关联的OCIS代码包括010.1300（大气传输），010.1290（大气光学）和010.1330（湍流），这些代码是光学信息与通信领域的专业分类，表明该研究关注的核心主题。