具有大气扰动的相控激光阵列光束传播模拟
计算物理
2021-07-13 v2 光学
摘要
定向能相控阵（DEPA）系统已被提出用于新型应用，例如为远程传感器、漫游车、航天器和未来月球基地的光学供能，以及针对小行星的行星防御和以相对论速度推进的光子推进。所有这些场景都涉及通过大气的传输以及由湍流引起的光束扰动，必须对其加以量化。使用一种针对 Kolmogorov 大气中实时光束动力学高效计算而优化的算法进行了数值光束传播与反馈控制模拟。结果用于量化该系统设计在不同程度大气湍流和天顶角下的有效性，并且发现，放置在高海拔站点的大型孔径 DEPA 系统能够在基于空间的目标上产生稳定的衍射极限光斑（斯特列尔比 > 0.8），当 Fried 长度 r_0 > 10 cm（@500nm）且天顶角最高达 60 度时（取决于大气条件）。这些结果对下一代功率光束传输和深空探索应用具有前景。
引用
@article{arxiv.2107.00568,
title = {Beam propagation simulation of phased laser arrays with atmospheric perturbations},
author = {Will Hettel and Peter Meinhold and Jonathan Y. Suen and Prashant Srinivasan and Peter Krogen and Allan Wirth and Philip Lubin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2107.00568},
year = {2021}
}
备注
Link to journal publication: https://doi.org/10.1364/AO.422337 Visualization 1: https://youtu.be/hGAtCqbNr3Y Visualization 2: https://youtu.be/SYl1_XKnRwo Visualization 3: https://youtu.be/bKtHZxhzkyo Visualization 4: https://youtu.be/KfE92pJ11Q0