C点偶极子通过海洋湍流的演化行为

陈海涛; 李强; 高曾辉

doi:10.37188/CO.2025-0107

C点偶极子通过海洋湍流的演化行为

doi: 10.37188/CO.2025-0107

1.
成都师范学院物理与电子工程学院
2.
四川省攀枝花市东区三线大道北段10号
3.
四川省宜宾市翠屏区酒圣路8号

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出版历程
- 收稿日期: 2025-08-12
- 修回日期: 2025-10-01
- 录用日期: 2025-10-14
- 网络出版日期: 2025-11-11

C点偶极子通过海洋湍流的演化行为

摘要

摘要:
目的：为探究寄存于部分相干矢量光束的C点偶极子海洋湍流中演化规律，构建了C点偶极子的高斯-谢尔模涡旋(GSMV)光束,并据此对C点偶极子在海洋湍流中演化行为进行研究。方法：根据部分相干矢量光束偏振奇点概念，构造了GSMV光束，实现部分相干光束携带一对带相反拓扑电荷C点偶极子。再根据扩展惠更斯-菲涅耳原理和数学积分公式，推导出携带C点偶极子的GSMV光束通过海洋湍流的谱密度表示式。最后运用该表达式以及复斯托克斯场S12 = S1 + iS2等相位图，模拟计算并分析讨论光束传播距离z、光束初始离轴参数s与相干长度δ对C点偶极子海洋湍流中演化行为影响。结果：当GSMV光束传输时，构成偶极子的C点位置和偏振度均会变化。当参数s、δ或z变化时，虽然有新的C点产生，也有带相反拓扑电荷的C点发生湮没，但光场中偏振奇点总的拓扑电荷保持守恒。结论：携带C点偶极子的部分相干矢量光束在海洋湍流中传输时，该光束的离轴参数、相干长度、湍流强度或传输距离对C点偶极子演化均有影响。

Abstract:
目的：为探究寄存于部分相干矢量光束的C点偶极子海洋湍流中演化规律，构建了C点偶极子的高斯-谢尔模涡旋(GSMV)光束,并据此对C点偶极子在海洋湍流中演化行为进行研究。方法：根据部分相干矢量光束偏振奇点概念，构造了GSMV光束，实现部分相干光束携带一对带相反拓扑电荷C点偶极子。再根据扩展惠更斯-菲涅耳原理和数学积分公式，推导出携带C点偶极子的GSMV光束通过海洋湍流的谱密度表示式。最后运用该表达式以及复斯托克斯场S12 = S1 + iS2等相位图，模拟计算并分析讨论光束传播距离z、光束初始离轴参数s与相干长度δ对C点偶极子海洋湍流中演化行为影响。结果：当GSMV光束传输时，构成偶极子的C点位置和偏振度均会变化。当参数s、δ或z变化时，虽然有新的C点产生，也有带相反拓扑电荷的C点发生湮没，但光场中偏振奇点总的拓扑电荷保持守恒。结论：携带C点偶极子的部分相干矢量光束在海洋湍流中传输时，该光束的离轴参数、相干长度、湍流强度或传输距离对C点偶极子演化均有影响。