弱非Kolmogorov湍流中分数阶漩涡光束的研究

"这篇文章研究了在弱非科氏流湍流环境下，具有分数阶拓扑荷的贝塞尔-高斯光子束的传播特性。作者分析了这种特殊光束的概率密度和归一化功率如何受到弱波动的影响。" 在光学领域，尤其是大气光学和量子光学的研究中，光束的传播和其在不同环境中的行为是至关重要的主题。这篇由Jie Gao、Yu Zhu等多位学者共同完成的研究论文，深入探讨了一种特殊类型的光束——带有分数阶涡旋的贝塞尔-高斯光子束在弱非科氏流湍流中的传播性质。贝塞尔-高斯光子束是一种结合了贝塞尔光束的轴对称性和高斯光束的渐变特性的光束，它在自由空间通信、光学陷阱以及光学信息处理等领域有广泛应用。 论文指出，在弱非科氏流湍流（一种不均匀的湍流模型）通道中，光子束的概率密度会随着远离光束中心的距离增加而减小。这意味着光子在传播过程中更容易偏离中心路径，这可能对光束的传输效率和稳定性产生负面影响。同时，对于具有分数阶拓扑荷的涡旋模式，其平均概率密度的变化情况更为复杂，因为分数阶涡旋光束具有更独特的相位结构，其涡旋核心的特性不同于整数阶涡旋。 涡旋光束是一种带有轨道角动量的特殊光束，其携带的角动量与光束的拓扑荷相关。在弱非科氏流湍流中，这些涡旋的稳定性受到影响，可能导致角动量的传递变得不可预测。这对于依赖光子角动量进行信息编码和传输的光学系统来说，可能会引起信号失真或误码率的增加。 此外，该研究还涉及了光子束的归一化功率，这是衡量光束能量集中程度的一个指标。在非理想条件下，如弱非科氏流湍流，光子束的归一化功率可能会发生变化，这会影响光束的聚焦性能和传输距离。通过理解和模拟这些效应，研究人员可以设计更有效的纠错策略和优化的光束整形技术，以改善光束在复杂环境中的传播性能。 这篇论文提供了对分数阶涡旋贝塞尔-高斯光子束在大气湍流中的行为的深刻见解，对于理解和改进大气光学通信、自由空间光学信息处理等领域的技术具有重要意义。通过深入研究这些现象，科学家们能够开发出更稳健的光束传输方案，以应对实际应用中遇到的各种挑战。