研究生杨咏琪在《New Journal of Physics》发表大气湍流光场传输研究成果
近日，江苏科技大学理学院应用光学研究中心胡友友副教授团队在激光技术及光场调控方面取得研究进展，在国际知名物理学期刊《New Journal of Physics》（中科院物理2区，影响因子：3.3）上发表研究论文《Propagation properties of partially coherent radially polarized rotationally-symmetric power-exponent-phase vortex beams in turbulent atmosphere》(DOI:10.1088/1367-2630/ad17db)，论文第一作者为2021级硕士研究生杨咏琪，通讯作者为胡友友副教授，江苏科技大学为第一单位。
近年来，随着自由空间光通信、遥感等方面需求的不断增加，结构光束在大气湍流中的传播特性引起了公众的兴趣。作为一种新型结构光束，旋转对称幂指数涡旋光束RSPEPVB因携带轨道角动量及就有独特的扇叶状的光强分布而在光通信、光镊等领域具有潜在应用前景。然而，在大气湍流传输的过程中，考虑到标量光束更易受到大气湍流的干扰导致强度闪烁和光束展宽，部分相干光束比之完全相干光束可以有效地消除由湍流引起的光束散斑和强度分布不均匀。因此，同时具有部分相干光束和矢量光束的特性的部分相干RP-RSPEPVBs可能更适合应用于大气湍流传输方面的研究。
图1. 部分相干径向偏振RSPEPVBs在大气湍流中传输的光强分布和旋转状态
该论文研究了部分相干径向偏振旋转对称幂指数相位涡旋光束(RP-RSPEPVBs)在湍流大气中的传播特性。通过数值模拟揭示了湍流大气中强度分布、光谱相干度和光谱极化度的演变过程。结果表明，部分相干RP-RSPEPVBs虽然在传播过程中发散但空间结构保持相似，通过调制拓扑荷数，幂指数,光束束腰，相干宽度等光学参数可以明显改变光强分布，其中幂指数可以显著影响光斑的连续性和绕光轴的旋转速度，调控相干宽度也可以改善大气湍流引起的退相干和退偏振现象。部分相干RP-RSPEPVBs在湍流大气中表现出鲁棒性，在光通信和激光雷达中具有潜在的应用前景。
相关工作受到国家自然科学基金，江苏省重点研发计划，温州市重大科技创新攻关项目等项目资助。