Введение к работе
В последнее время большое внимание уделяется созданию адаптивних спетом, обращающих волновой фронт падающего излучения, в том число антенн ОБО, продназначенннх для компенсации влияния неоднородностей среди л восстановления когерентных свойств распростроняюгцхся в турбулентных средах пучков [1,21. В основе корректировки отраіюшюго излучегаїя с помощью ОВЕ лекит принцип взаимности, или оптической обратимости [3], обусловливающий тогвдествонность флуктуация в элементарных волнах для прямого и обратного распространении. ІПирскип интерес к адаптивным системам на базо ОР/Э обуслоачон, в частности тем, что в нелинейной оптике за последние 15-20 лот бил предложен целый ряд методов создашія "обращенная" полісі 14].
Для ряда задач алгоритм ОВФ может быть использован в качестве способа фокусировіси излучегаїя в случайно-неоднородной средах. Воз-врещоиие отраженной волны через те ке неоднородности, через кото-р':з прояла падзгтг^л гелла, пригоду " автоматической кокпенсацзш фазовых искажений (например, в случае точечного источника и покоящихся крупномасштабных неоднородностей) и обеспечивает доспияишо дифракционного продела фокусировки излучения. Поэтому актуален вопрос об эффективности применения таких систем при репзнии различзшх задач локации и зондирования, оптической связи и оптимальной передачи внергии в реалышх турбулентных средах.
Двукратное прохождение волн через одни и те ке неоднородности возникает не только при использовании антенн ОВФ, но и в экспериментах по обратному рассеянию в турбулентных средах; на системах, содержавшее хаотически расположенные рассеиватели; на телах сложной Форш или имеющих внутронню» структуру и на шероховатых поверхностях. При совмещении положения приемника с полоненном источника возішкают когерентные каналы Уотсона, которые приводят к угловому порвраспрвделшю интенсивности рассояшюго поля и появлению вфїокта усиления обратного рассеяния (УОР) 5,6). Последний состоит з том, что средняя интенсивность волн, рассеянных строго назад, превышает интенсивность волн, рассеянных в направлении "почти назад", т.о. при удалении приемника от источника на границу зоны действия когерентных эффектов. Таким образом, эффект УОР относится к тем явлениям, где наличие неоднородностей приводит не к ослаблению интенсивности распространяющихся пучкоп излучения, а,
- г -
наоборот, к его усилению.
Последовательный учет влияния характера неоднородностеп рассеивающих сред (плотность рассеивателей, га форма, внутрошшя структура) на величину и поляризационные характеристики фактора усиления важен при идентификации целей, например, в задачах лазерной локации. В экспериментах по отдалению от статистически неровной поверхности сравнение зеркальной и антнзеркалыюй компонент рассеянного поля позволяет сделать вывод о размерах и крутизне неоднородностей.
Все это определяет актуальность темы диссертации.
Общей целью нашей работы явилось дальнейшее исследование свойств изучения при двукратном проховдении в случайно неоднородных средах. При этом перед нами стояли три задачи:
-
Исследовать эффективность применения принципа обращения волнового фронта при фокусировке поля в точки, не совпадайте с положением реперного источника.
-
Исследовать поляризационные характеристики поля, обратно рассеянного системой нескольких частиц.
3. Исследовать возможность появления сффокта УОР при
рассеянии с преобразованием типа волн.
Научная новизна работы состоит в том, что:
-
Определены размеры области вокруг источника, в которой интасивность поля, сфокусированного по алгоритмам невозмущэнного пространства, сохраняет сбои величину при наличии неоднородностей.
-
Исследованы поляризационные характеристики при обратном рассеянии на одном и двух рассеиватолях, о тага» возможное их изменение при переходе к большему количеству рассоивателэй:
а) Эффект усиления при обратном рассеянии р-поляризованиой
компоненты падащего излучения на одиночном рассеивателе вблизи
границы раздела двух сред является подавленным, по сравнению с
в-поляризованной компонентой, а при угле падения G=ic/4 он вообще
отсутствует.
б) Конус обратного рассеяния первоначально линейно
поляризованной волны на системе двух малых рассопваталэп,
расстояние мевду которыми р намного превреюдат длину волны К
(р»А) является сильно анизотропным: фактор усиления
недеполяризовашюй компоненты в восемь роз провосходит усиленно
кросс - поляризованной компоненты.
в) Сближение двух рассеивателей 'приводит к выравниванию
фактора угадання в недеполяризованном и кросс - полярнзовашюм каналах.
г) Эквидистантное расположение системы из нескольких рпссоивателой приводит при определешшх условиях (расстояние между частицами кратно целому числу длин волн) к резкому увеличению фактора усиления и исчезновению явления деполяризации.
3. Исследованы возможности возникновения эффекта УОР на некоторых многомодовнх резонансных системах: упругая одномерная пластина в кндкости и статистически неоднородная поверхность, представленная в виде модели открытых плоских волноводов.
а) При обратном рассеянии на- тонкой пластино, длина которой d
существенно превосходит длину волш падающего излучения к (а>М и
в которой возможно возбуждение собственных изгиСных колебаний,
обеспечивается значительная величина усиления з &/к.
б) При рассеянии на шероховатой поверхности с крупными (по
сравнению с длиной волны) и крутыми неоднородностямн зеркальная
компонента рассояшгого поля сопоставима с антизеркальной
кошонентой.
ЭТИ ППЧО^орттп РННОСЯТСЯ НЭ 3G3.MTV.
Практическая значимость работы заключается в том, что
результати проведенного исследования могут быть использовали при выработке рекомендацій по адаптивным методам устранения влияния неодиородаостэй среда. Область эффективной фокусировки вокруг источника не совпадает с радиусом когерентности волш, что необходимо учитывать при ревении задачи оптимального размещения реперних источников для надежной фокусировки поля в любую точку заданной области;
рассчитанная степень деполяризации С=1/8 при рассеянии на системе двух частиц находится в прекрасном соответствии с літературними данными по обратному рассеянию на взвесях [71, что позволило определить домттрупгэти механизм - парное рассеяние - возникновения эффекта УОР и оценить плотность рассеивателей;
проведенный анализ дает основания для поиска эффекта УОР на разнообразных системах, обеспечивающих трансформацию падащей волны в другие типы колебаний с последующи их излучением.
Апггрооация работы. Основные результаты работы докладывались па мэадународном семинаре "Прохождение и рассеяние света в случайных средах и на неровных поверхностях" (Испания, 2-5 сентября 1991 г.), на семинарах в МПГУ їм.В.И.Ленина, ИОФ РАН, НИИ "Полюс".
Публикации. По теме диссертации опубликовано б печатных работ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введшим, трех глав и заключения, содершт всего 164 страницы текста, из них 25 рисунков и список литературы из 86 наименований. В первом параграфе каждой главы кратко рассматриваются постановка задачи и содержание главы, в послоднем параграфе форлудирувтся краткие выводы.
