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李晋红著 著

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出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121306525

商品编码：11779966401

出版时间：2016-12-01

大气湍流中奇点光学的研究 作  者:李晋红 著 定  价:59 出 版 社:电子工业出版社 出版日期:2016年12月01日 页  数:215 装  帧:平装 ISBN:9787121306525 ●第1章绪论1
●1.1大气湍流中奇点光学的研究背景1
●1.2大气湍流中奇点光学的研究进展3
●参考文献8
●第2章奇点光学与激光传输的基本理论20
●2.1奇点光学的基本概念20
●2.1.1螺旋型位相奇点21
●2.1.2刃型位相奇点22
●2.1.3混合型位相奇点23
●2.1.4拓扑荷24
●2.1.5偏振奇点24
●2.1.6相干涡旋25
●2.2奇点光束的产生方法25
●2.2.1几何模式转换法26
●2.2.2螺旋位相板法27
●2.2.3计算全息法29
●2.2.4空间光调制器法30
●2.2.5角向光栅耦合法31
●2.3激光传输的常用方法33
●2.3.1几何光学方法34
●部分目录

内容简介

奇点光学诱人的应用前景和大气湍流随机复杂的多样性，使大气湍流中奇点光学的研究成为现代光学的重要研究方向。本书是在国家自然科学基金等项目的研究成果基础上完成的，较为系统和深入地论述了大气湍流中奇点光学的主要理论和方法，主要内容包括奇点光学与激光传输的基本理论，奇点光束在大气湍流中的传输特性，相干涡旋在大气湍流中的动态演化，刃型位错的动态演化，涡旋光束在大气湍流中的光束质量。 李晋红 著 李晋红，男，1980年10月生，党员，山西左权人。2010年6月毕业于四川大学光学专业，获博士学位。现为太原科技大学物理系主任、光学工程和光学专业硕士生导师，兼任教育部高等学校光电信息科学与工程专业协作委员、教育部高等学校物理学类专业教学指导委员会华北地区工作委员会委员、中国光学学会光电技术专业委员会委员、中国仪器仪表学会光机电技术与系统集成分会理事、山西省物理学会理事，Optics Express、Optics & Laser Technology、Optica Application等期刊审稿人。主要从事自由空间光通信和奇点光学方面等

好的，这是一份关于《大气湍流中奇点光学研究》的图书简介，它侧重于该领域的背景、重要性、核心研究内容以及可能的应用方向，但不直接描述您所提及书籍的具体章节内容。 --- 图书名称：大气湍流中奇点光学研究 图书简介 导论：光与介质相互作用的深层机制 光学，作为研究光传播、调制、探测以及与物质相互作用的物理学分支，在现代科学与工程领域占据着核心地位。从基础的几何光学和波动光学，到衍射、散射和偏振理论，我们对光的理解不断深入。然而，在真实世界中，光的传播环境往往并非理想的均匀介质。空气、水体乃至人造材料中的不均匀性，尤其是湍流现象，对光波前产生了不可忽视的影响，极大地限制了光学系统的性能。 湍流，以其随机性、时变性和多尺度特性，是影响大气光学传播的关键因素。它导致光束发生随机起伏、相位畸变、空间结构改变乃至能量耗散。在远离地面或长距离传播的条件下，例如在自由空间光通信、激光雷达、天文观测等领域，湍流效应是制约系统性能的主要瓶颈之一。 本研究聚焦于大气湍流背景下光场演化的一个独特且关键的现象——光学奇点。 奇点光学：从经典到现代的视角 在光学领域，奇点并非指简单的“缺陷”或“噪声”，而是描述光场结构和拓扑性质的重要概念。光学奇点，通常以光涡旋（Optical Vortices）、光束的零强度点或相位不连续点的形式出现。这些点携带了特定的拓扑荷（Topological Charge），反映了光波前的空间螺旋结构。 奇点光学是波动光学的一个重要分支，它关注的不仅是光强的分布，更是光场的相位结构和角动量。携带涡旋的光束（涡旋光束）因其独特的结构特性，如具有强度为零的相位奇点核心以及周围的螺旋相位分布，表现出优异的抗干扰能力和信息承载潜力。 大气湍流中的奇点行为：挑战与机遇 当光束在湍流介质中传播时，湍流引起的折射率随机起伏会对光场的结构产生剧烈影响。对于传统的平坦波前或高斯光束而言，湍流主要表现为光斑的漂移、光强起伏（闪烁）和波前展宽。然而，对于携带拓扑荷的涡旋光束而言，湍流的影响则更加复杂和深刻。 在湍流作用下，光学奇点不再是静止或缓慢演化的，而是表现出以下关键特性： 1. 拓扑荷的随机演化与转移： 湍流脉动可能导致涡旋的发生、湮灭或“跳跃式”移动，使得光束的整体拓扑结构发生动态变化。 2. 奇点密度的增加： 湍流导致的相位畸变会产生大量的瞬时奇点，这些奇点的空间分布和时间演化规律，直接影响了光束的整体能量分布。 3. 奇点与其周围光强的耦合： 在强湍流条件下，涡旋核心的强度可能不再是严格的零值，而是被湍流背景“抬升”或“模糊”，这直接关系到基于涡旋的轨道角动量（OAM）复用系统的有效性。 深入理解和量化这些奇点在湍流中的动力学行为，是突破当前大气光学系统瓶颈的关键。 核心研究内容概述 本研究旨在构建一个理论框架，精确描述大气湍流如何调控光学奇点的产生、演化和消亡过程。具体研究内容可能涵盖： 湍流模型的精细化描述： 采用更符合实际大气环境的折射率结构函数模型，特别是考虑多尺度湍流和分层结构对奇点的影响。 统计力学方法： 利用随机过程理论和场论方法，推导描述涡旋光束在湍流中传播的统计规律，例如奇点密度分布的概率密度函数。 数值模拟与分析： 结合先进的快速傅里叶变换（FFT）方法或分裂步长算法，在不同湍流强度（如从弱湍流到强湍流）下模拟光场演化，并利用Zernike多项式或小波分析技术对模拟结果中的奇点特征进行定量提取。 奇异性与光束质量的关联： 探究湍流诱发的奇点活动与光束接收端质量指标（如光斑尺寸、信噪比）之间的内在联系。 研究的现实意义与应用前景 对大气湍流中奇点光学的研究，不仅具有重要的理论物理意义，更对多个高技术领域具有直接的应用价值： 1. 自由空间光通信（FSO）： 涡旋光束是实现高容量OAM复用通信的理想载体。理解湍流如何破坏涡旋的拓扑稳定性，有助于设计出更鲁棒的信道编码和解码方案，提高大气FSO系统的抗湍流能力和数据传输速率。 2. 自适应光学与激光瞄准： 湍流引起的相位畸变需要通过自适应光学系统进行实时补偿。准确识别和跟踪由湍流产生的奇点活动，可以作为评估和改进波前校正算法的敏感指标。 3. 精密测量与遥感： 在大气中进行的高精度激光测距或成像任务中，湍流引入的相位噪声是误差源之一。奇点分析可以提供一种新的工具来量化和分离由介质不均匀性引起的系统性误差。 4. 基础物理学： 湍流环境为研究光场的非线性动力学、拓扑绝缘体等前沿物理概念提供了独特的实验平台。 总之，本书深入剖析了光场结构的关键特征——光学奇点，在大气湍流这一复杂多变的介质中的响应机制，旨在为下一代长距离、高精度大气光学系统的设计与优化提供坚实的理论基础和新的研究视角。

评分☆☆☆☆☆

我是在一次书展上偶然翻到这本书的，当时是被它简洁而又充满力量的书名所吸引——“奇点光学”。“奇点”这个词本身就带有一种神秘和极端的感觉，常常出现在物理学的边界地带，比如黑洞的中心。而“光学”则是我们生活中无处不在的科学。将两者结合，我立刻联想到了一些前沿的研究领域，比如在极端条件下，光会发生怎样的奇异变化？是否会出现我们意想不到的现象？我设想书中可能会探讨一些非线性的光学效应，或者是光与物质在极端能量密度下的相互作用。或许它会涉及一些与量子光学相关的概念，探索微观世界的光子行为。我本身是一名对物理学有浓厚兴趣的爱好者，尤其是那些挑战我们现有认知的理论。这本书的书名让我觉得它可能不仅仅是关于基础的光学原理，而是会深入到一些更深层次的、甚至可能揭示宇宙奥秘的研究。我期待书中能够提供一些关于“奇点”这一概念在光学领域内的具体体现，以及科学家们是如何通过实验和理论来研究这些极端现象的。

评分☆☆☆☆☆

我选择这本书，很大程度上是因为我对“光学”这个领域本身就有着强烈的好奇心。我从小就喜欢研究光是如何传播的，以及我们如何利用光来实现各种神奇的效果。当我在书店看到这本书时，“大气湍流”和“奇点”这两个词立刻引起了我的注意。我曾听说过，大气湍流会对光学信号产生很大的干扰，尤其是在进行远程通信或者天文观测的时候。而“奇点”这个词，则让我联想到一些特殊的、可能颠覆我们现有认知的现象。我很好奇，这本书是否会探讨在不稳定的大气环境中，光会形成怎样的“奇点”？这些“奇点”又会对光学传播产生怎样的影响？我希望这本书能用一种比较易懂的方式，来解释这些复杂的物理概念，并且能够提供一些有趣的实例来佐证。我希望能从书中学习到更多关于光在复杂介质中传播的知识，并且能够理解科学家们是如何在看似混乱的现象中发现规律，甚至创造出新的技术。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计很有特色，深邃的蓝色背景上，流动的光线仿佛在诉说着宇宙的奥秘。我选择这本书，纯粹是因为它“大气湍流”和“光学”这两个词汇的组合，让我联想到了一些非常科幻的场景，比如在充满变化的空气中，激光束是如何传播的，或者远距离的星光是如何受到干扰的。我一直对那些能在复杂环境中保持稳定传播的技术非常感兴趣，尤其是在科幻电影里，经常会看到一些超能力或者高科技装备，能够穿透各种障碍物，精准地打击目标，这其中肯定涉及到对介质扰动的克服。这本书的书名让我想到了可能涉及到的高精度测量、通信或者成像技术，或许它能为我解答一些关于光在不稳定环境中如何行为的疑问。我猜测书中可能会介绍一些数学模型，用来描述大气的不规则性如何影响光波的传播，以及科学家们是如何设计出能够补偿这些影响的算法或者硬件。这让我对书中的内容充满了期待，希望能学到一些关于物理学的有趣知识，并且能将其与我脑海中的奇思妙想联系起来。

评分☆☆☆☆☆

这本《大气湍流中奇点光学的研究》的书名，给我一种非常前卫和尖端的感觉。我经常阅读一些关于物理学前沿进展的杂志，其中经常会提到各种“光学奇点”的现象，比如光束的自聚焦、光孤子等等，这些都让我感到非常着迷。而“大气湍流”则是我日常生活中都能感知到的现象，比如我们看到的远处物体会因为空气流动而晃动。将两者结合，我非常好奇这本书是否会探讨如何在流动的、不稳定的介质中，去操控和利用那些原本只在理想条件下才能出现的“光学奇点”。我脑海中立刻浮现出一些应用场景，比如在恶劣天气下，如何实现超远距离的光通信，或者如何在复杂环境下进行高精度的光学成像。我猜测书中可能会包含大量的理论推导和数值模拟，来解释这些复杂的物理过程。我也期待书中能够展现一些最新的研究成果，让我了解到这个领域的最新进展，以及未来可能的发展方向。

评分☆☆☆☆☆

我买这本书，主要是被它的“研究”这两个字所打动。这表明它不是一本泛泛而谈的科普读物，而是对某个特定领域进行的深入探索。我一直觉得，真正的知识进步，往往来自于对未知领域的细致钻研和不懈追求。“大气湍流”和“光学”这两个方向，在很多人看来可能有些晦涩，但正是这些看似偏门的领域，才孕育着革命性的发现。我猜想这本书可能会介绍一些非常专业的实验方法和数据分析技术，用来揭示大气湍流对光学信号的微妙影响。我曾经接触过一些关于天文学的研究，知道大气湍流对望远镜观测的影响有多么严重，也知道科学家们为此付出了多少努力来克服。这本书的书名，似乎就是直指这个核心问题，而且还加上了“奇点光学”，这让我觉得它可能是在探讨一些突破性的解决方案，或者是发现了大气湍流中某种特殊的光学行为，是前人未曾注意到的。我希望这本书能给我带来一些关于科学研究方法论的启发，以及对大气光学这一具体方向的深刻认识。