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李晉紅著 著

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齣版社： 電子工業齣版社

ISBN：9787121306525

商品編碼：11779966401

齣版時間：2016-12-01

大氣湍流中奇點光學的研究 作  者:李晉紅 著 定  價:59 齣 版 社:電子工業齣版社 齣版日期:2016年12月01日 頁  數:215 裝  幀:平裝 ISBN:9787121306525 ●第1章緒論1
●1.1大氣湍流中奇點光學的研究背景1
●1.2大氣湍流中奇點光學的研究進展3
●參考文獻8
●第2章奇點光學與激光傳輸的基本理論20
●2.1奇點光學的基本概念20
●2.1.1螺鏇型位相奇點21
●2.1.2刃型位相奇點22
●2.1.3混閤型位相奇點23
●2.1.4拓撲荷24
●2.1.5偏振奇點24
●2.1.6相乾渦鏇25
●2.2奇點光束的産生方法25
●2.2.1幾何模式轉換法26
●2.2.2螺鏇位相闆法27
●2.2.3計算全息法29
●2.2.4空間光調製器法30
●2.2.5角嚮光柵耦閤法31
●2.3激光傳輸的常用方法33
●2.3.1幾何光學方法34
●部分目錄

內容簡介

奇點光學誘人的應用前景和大氣湍流隨機復雜的多樣性，使大氣湍流中奇點光學的研究成為現代光學的重要研究方嚮。本書是在國傢自然科學基金等項目的研究成果基礎上完成的，較為係統和深入地論述瞭大氣湍流中奇點光學的主要理論和方法，主要內容包括奇點光學與激光傳輸的基本理論，奇點光束在大氣湍流中的傳輸特性，相乾渦鏇在大氣湍流中的動態演化，刃型位錯的動態演化，渦鏇光束在大氣湍流中的光束質量。 李晉紅 著 李晉紅，男，1980年10月生，黨員，山西左權人。2010年6月畢業於四川大學光學專業，獲博士學位。現為太原科技大學物理係主任、光學工程和光學專業碩士生導師，兼任教育部高等學校光電信息科學與工程專業協作委員、教育部高等學校物理學類專業教學指導委員會華北地區工作委員會委員、中國光學學會光電技術專業委員會委員、中國儀器儀錶學會光機電技術與係統集成分會理事、山西省物理學會理事，Optics Express、Optics & Laser Technology、Optica Application等期刊審稿人。主要從事自由空間光通信和奇點光學方麵等

好的，這是一份關於《大氣湍流中奇點光學研究》的圖書簡介，它側重於該領域的背景、重要性、核心研究內容以及可能的應用方嚮，但不直接描述您所提及書籍的具體章節內容。 --- 圖書名稱：大氣湍流中奇點光學研究 圖書簡介 導論：光與介質相互作用的深層機製 光學，作為研究光傳播、調製、探測以及與物質相互作用的物理學分支，在現代科學與工程領域占據著核心地位。從基礎的幾何光學和波動光學，到衍射、散射和偏振理論，我們對光的理解不斷深入。然而，在真實世界中，光的傳播環境往往並非理想的均勻介質。空氣、水體乃至人造材料中的不均勻性，尤其是湍流現象，對光波前産生瞭不可忽視的影響，極大地限製瞭光學係統的性能。 湍流，以其隨機性、時變性和多尺度特性，是影響大氣光學傳播的關鍵因素。它導緻光束發生隨機起伏、相位畸變、空間結構改變乃至能量耗散。在遠離地麵或長距離傳播的條件下，例如在自由空間光通信、激光雷達、天文觀測等領域，湍流效應是製約係統性能的主要瓶頸之一。 本研究聚焦於大氣湍流背景下光場演化的一個獨特且關鍵的現象——光學奇點。 奇點光學：從經典到現代的視角 在光學領域，奇點並非指簡單的“缺陷”或“噪聲”，而是描述光場結構和拓撲性質的重要概念。光學奇點，通常以光渦鏇（Optical Vortices）、光束的零強度點或相位不連續點的形式齣現。這些點攜帶瞭特定的拓撲荷（Topological Charge），反映瞭光波前的空間螺鏇結構。 奇點光學是波動光學的一個重要分支，它關注的不僅是光強的分布，更是光場的相位結構和角動量。攜帶渦鏇的光束（渦鏇光束）因其獨特的結構特性，如具有強度為零的相位奇點核心以及周圍的螺鏇相位分布，錶現齣優異的抗乾擾能力和信息承載潛力。 大氣湍流中的奇點行為：挑戰與機遇 當光束在湍流介質中傳播時，湍流引起的摺射率隨機起伏會對光場的結構産生劇烈影響。對於傳統的平坦波前或高斯光束而言，湍流主要錶現為光斑的漂移、光強起伏（閃爍）和波前展寬。然而，對於攜帶拓撲荷的渦鏇光束而言，湍流的影響則更加復雜和深刻。 在湍流作用下，光學奇點不再是靜止或緩慢演化的，而是錶現齣以下關鍵特性： 1. 拓撲荷的隨機演化與轉移： 湍流脈動可能導緻渦鏇的發生、湮滅或“跳躍式”移動，使得光束的整體拓撲結構發生動態變化。 2. 奇點密度的增加： 湍流導緻的相位畸變會産生大量的瞬時奇點，這些奇點的空間分布和時間演化規律，直接影響瞭光束的整體能量分布。 3. 奇點與其周圍光強的耦閤： 在強湍流條件下，渦鏇核心的強度可能不再是嚴格的零值，而是被湍流背景“抬升”或“模糊”，這直接關係到基於渦鏇的軌道角動量（OAM）復用係統的有效性。 深入理解和量化這些奇點在湍流中的動力學行為，是突破當前大氣光學係統瓶頸的關鍵。 核心研究內容概述 本研究旨在構建一個理論框架，精確描述大氣湍流如何調控光學奇點的産生、演化和消亡過程。具體研究內容可能涵蓋： 湍流模型的精細化描述： 采用更符閤實際大氣環境的摺射率結構函數模型，特彆是考慮多尺度湍流和分層結構對奇點的影響。 統計力學方法： 利用隨機過程理論和場論方法，推導描述渦鏇光束在湍流中傳播的統計規律，例如奇點密度分布的概率密度函數。 數值模擬與分析： 結閤先進的快速傅裏葉變換（FFT）方法或分裂步長算法，在不同湍流強度（如從弱湍流到強湍流）下模擬光場演化，並利用Zernike多項式或小波分析技術對模擬結果中的奇點特徵進行定量提取。 奇異性與光束質量的關聯： 探究湍流誘發的奇點活動與光束接收端質量指標（如光斑尺寸、信噪比）之間的內在聯係。 研究的現實意義與應用前景 對大氣湍流中奇點光學的研究，不僅具有重要的理論物理意義，更對多個高技術領域具有直接的應用價值： 1. 自由空間光通信（FSO）： 渦鏇光束是實現高容量OAM復用通信的理想載體。理解湍流如何破壞渦鏇的拓撲穩定性，有助於設計齣更魯棒的信道編碼和解碼方案，提高大氣FSO係統的抗湍流能力和數據傳輸速率。 2. 自適應光學與激光瞄準： 湍流引起的相位畸變需要通過自適應光學係統進行實時補償。準確識彆和跟蹤由湍流産生的奇點活動，可以作為評估和改進波前校正算法的敏感指標。 3. 精密測量與遙感： 在大氣中進行的高精度激光測距或成像任務中，湍流引入的相位噪聲是誤差源之一。奇點分析可以提供一種新的工具來量化和分離由介質不均勻性引起的係統性誤差。 4. 基礎物理學： 湍流環境為研究光場的非綫性動力學、拓撲絕緣體等前沿物理概念提供瞭獨特的實驗平颱。 總之，本書深入剖析瞭光場結構的關鍵特徵——光學奇點，在大氣湍流這一復雜多變的介質中的響應機製，旨在為下一代長距離、高精度大氣光學係統的設計與優化提供堅實的理論基礎和新的研究視角。

評分☆☆☆☆☆

我是在一次書展上偶然翻到這本書的，當時是被它簡潔而又充滿力量的書名所吸引——“奇點光學”。“奇點”這個詞本身就帶有一種神秘和極端的感覺，常常齣現在物理學的邊界地帶，比如黑洞的中心。而“光學”則是我們生活中無處不在的科學。將兩者結閤，我立刻聯想到瞭一些前沿的研究領域，比如在極端條件下，光會發生怎樣的奇異變化？是否會齣現我們意想不到的現象？我設想書中可能會探討一些非綫性的光學效應，或者是光與物質在極端能量密度下的相互作用。或許它會涉及一些與量子光學相關的概念，探索微觀世界的光子行為。我本身是一名對物理學有濃厚興趣的愛好者，尤其是那些挑戰我們現有認知的理論。這本書的書名讓我覺得它可能不僅僅是關於基礎的光學原理，而是會深入到一些更深層次的、甚至可能揭示宇宙奧秘的研究。我期待書中能夠提供一些關於“奇點”這一概念在光學領域內的具體體現，以及科學傢們是如何通過實驗和理論來研究這些極端現象的。

評分☆☆☆☆☆

這本《大氣湍流中奇點光學的研究》的書名，給我一種非常前衛和尖端的感覺。我經常閱讀一些關於物理學前沿進展的雜誌，其中經常會提到各種“光學奇點”的現象，比如光束的自聚焦、光孤子等等，這些都讓我感到非常著迷。而“大氣湍流”則是我日常生活中都能感知到的現象，比如我們看到的遠處物體會因為空氣流動而晃動。將兩者結閤，我非常好奇這本書是否會探討如何在流動的、不穩定的介質中，去操控和利用那些原本隻在理想條件下纔能齣現的“光學奇點”。我腦海中立刻浮現齣一些應用場景，比如在惡劣天氣下，如何實現超遠距離的光通信，或者如何在復雜環境下進行高精度的光學成像。我猜測書中可能會包含大量的理論推導和數值模擬，來解釋這些復雜的物理過程。我也期待書中能夠展現一些最新的研究成果，讓我瞭解到這個領域的最新進展，以及未來可能的發展方嚮。

評分☆☆☆☆☆

我買這本書，主要是被它的“研究”這兩個字所打動。這錶明它不是一本泛泛而談的科普讀物，而是對某個特定領域進行的深入探索。我一直覺得，真正的知識進步，往往來自於對未知領域的細緻鑽研和不懈追求。“大氣湍流”和“光學”這兩個方嚮，在很多人看來可能有些晦澀，但正是這些看似偏門的領域，纔孕育著革命性的發現。我猜想這本書可能會介紹一些非常專業的實驗方法和數據分析技術，用來揭示大氣湍流對光學信號的微妙影響。我曾經接觸過一些關於天文學的研究，知道大氣湍流對望遠鏡觀測的影響有多麼嚴重，也知道科學傢們為此付齣瞭多少努力來剋服。這本書的書名，似乎就是直指這個核心問題，而且還加上瞭“奇點光學”，這讓我覺得它可能是在探討一些突破性的解決方案，或者是發現瞭大氣湍流中某種特殊的光學行為，是前人未曾注意到的。我希望這本書能給我帶來一些關於科學研究方法論的啓發，以及對大氣光學這一具體方嚮的深刻認識。

評分☆☆☆☆☆

我選擇這本書，很大程度上是因為我對“光學”這個領域本身就有著強烈的好奇心。我從小就喜歡研究光是如何傳播的，以及我們如何利用光來實現各種神奇的效果。當我在書店看到這本書時，“大氣湍流”和“奇點”這兩個詞立刻引起瞭我的注意。我曾聽說過，大氣湍流會對光學信號産生很大的乾擾，尤其是在進行遠程通信或者天文觀測的時候。而“奇點”這個詞，則讓我聯想到一些特殊的、可能顛覆我們現有認知的現象。我很好奇，這本書是否會探討在不穩定的大氣環境中，光會形成怎樣的“奇點”？這些“奇點”又會對光學傳播産生怎樣的影響？我希望這本書能用一種比較易懂的方式，來解釋這些復雜的物理概念，並且能夠提供一些有趣的實例來佐證。我希望能從書中學習到更多關於光在復雜介質中傳播的知識，並且能夠理解科學傢們是如何在看似混亂的現象中發現規律，甚至創造齣新的技術。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計很有特色，深邃的藍色背景上，流動的光綫仿佛在訴說著宇宙的奧秘。我選擇這本書，純粹是因為它“大氣湍流”和“光學”這兩個詞匯的組閤，讓我聯想到瞭一些非常科幻的場景，比如在充滿變化的空氣中，激光束是如何傳播的，或者遠距離的星光是如何受到乾擾的。我一直對那些能在復雜環境中保持穩定傳播的技術非常感興趣，尤其是在科幻電影裏，經常會看到一些超能力或者高科技裝備，能夠穿透各種障礙物，精準地打擊目標，這其中肯定涉及到對介質擾動的剋服。這本書的書名讓我想到瞭可能涉及到的高精度測量、通信或者成像技術，或許它能為我解答一些關於光在不穩定環境中如何行為的疑問。我猜測書中可能會介紹一些數學模型，用來描述大氣的不規則性如何影響光波的傳播，以及科學傢們是如何設計齣能夠補償這些影響的算法或者硬件。這讓我對書中的內容充滿瞭期待，希望能學到一些關於物理學的有趣知識，並且能將其與我腦海中的奇思妙想聯係起來。