各向同性湍流中激光束漂移的多尺度排列熵分析

我们已经通过实验量化了激光束在各向同性光学湍流中传播时其坐标涨落的时间结构多样性。此处主要关注于表征细高斯激光束在穿过湍流介质后投射到屏幕上的漂移中的长程关联。为实现此目标，进行了一项实验室控制实验，在多种湍流条件下以足够高的采样率记录了激光束的坐标涨落。随后，采用基于序数模式的符号技术来估计著名的排列熵，对激光束质心的水平和垂直位移进行了分析。我们表明，多时间尺度上的排列熵估计证明了不同动力学行为之间的相互作用。更具体地，观察到了两种不同标度区间之间的交叉。我们确认随着采样时间增加，从受电子噪声污染的积分随机过程过渡到赫斯特指数 H = 5/6 的分数布朗运动。此外，我们能够从估计的熵量化电子噪声量作为湍流强度的函数。我们还证明了这些实验观测与具有明确定义的两个不同标度区间之间交叉的含噪分数布朗运动的数值模拟非常吻合。