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| 內容簡介： |
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奇点光学诱人的应用前景和大气湍流*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。
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| 關於作者： |
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李晋红，男，1980生，博士，研究生导师。2010年6月毕业于四川大学光学专业，获理学博士学位。现为太原科技大学物理系主任、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、中国光学学会会员、山西省物理学会理事，、等期刊审稿人。主要从事自由空间光通信和奇点光学方面的科研工作，曾主持山西省基础研究计划项目一项、参与完成国家自然科学基金四项，现主持国家自然科学基金一项、作为第二主研参与国家自然科学基金一项，在学术刊物发表论文50余篇其中SCI收录25篇、EI收录20篇，出版学术专著1部，授权国家发明专利3项。曾获山西省高等学校优秀成果奖科学技术）二等奖、兴晋挑战杯"优秀指导教师”、"科尼”奖教金、优秀硕士学位论文指导教师、研究生思想政治教育先进导师、"优秀共产党员”、"优秀班主任”等荣誉。
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| 目錄：
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目录
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
2.3.2矩阵光学方法34
2.3.3波动方程37
2.3.4衍射积分方法40
2.3.5傅里叶光学方法45
2.4部分相干光的基本理论47
2.4.1互相干函数和互强度函数47
2.4.2交叉谱密度函数和复空间相干度48
2.4.3维格纳分布函数49
参考文献50
第3章奇点光束在大气湍流中的传输特性57
3.1大气湍流的基本知识57
3.1.1大气基本描述57
3.1.2大气光学特性60
3.1.3大气湍流的形成68
3.1.4大气湍流结构常数69
3.1.5大气折射率起伏功率谱模型70
3.2涡旋光束在水平大气湍流中的传输变换72
3.2.1交叉谱密度函数72
3.2.2光强演化74
3.2.3束宽扩展78
3.3涡旋光束在斜程大气湍流中的传输变换80
3.3.1斜程传输与水平传输的比较研究80
3.3.2斜程中上行与下行路径的比较研究83
3.4线刃型位错光束在斜程大气湍流中的传输变换86
3.4.1光强演化86
3.4.2角扩展89
3.5涡旋光束在大气湍流传输中斯托克斯参量的变化92
3.5.1理论模型92
3.5.2数值计算和分析97
参考文献108
第4章相干涡旋在大气湍流中的动态演化113
4.1相干涡旋的动态演化114
4.1.1单光束产生的相干涡旋演化114
4.1.2双光束产生的合成相干涡旋演化118
4.1.3多光束产生的合成相干涡旋演化126
4.2相干涡旋产生分类与拓扑荷守恒距离137
4.2.1相干涡旋的产生分类137
4.2.2拓扑荷的守恒距离144
4.3高阶涡旋的动态演化和传输轨迹147
4.3.1高阶相干涡旋的动态演化和传输轨迹147
4.3.2高阶光涡旋的动态演化和传输轨迹152
4.4相干涡旋偶极子在大气湍流中的演化154
4.4.1理论模型154
4.4.2数值计算与分析156
参考文献163
第5章刃型位错的动态演化166
5.1线刃型位错在大气湍流中的转化167
5.1.1理论模型167
5.1.2数值计算与分析170
5.2圆刃型位错的动态演化177
5.2.1圆刃型位错光束的交叉谱密度函数177
5.2.2圆刃型位错在自由空间中的演化179
5.2.3圆刃型位错在大气湍流中的转化181
参考文献187
第6章涡旋光束在大气湍流中的光束质量189
6.1激光光束质量的评价参数189
6.1.1聚焦光斑尺寸和远场发散角189
6.1.2斯特列尔比和陡峭度参数190
6.1.3桶中功率191
6.1.4光束传输因子192
6.2涡旋光束在大气湍流中光束质量的分析193
6.2.1光束传输因子分析193
6.2.2斯特列尔比分析197
6.2.3陡峭度参数分析200
6.2.4角扩展分析203
6.2.5维格纳分布函数分析207
6.3拓扑荷对涡旋光束质量的影响210
6.3.1拓扑荷对涡旋光束传输因子的影响210
6.3.2拓扑荷对涡旋光束角扩展的影响213
参考文献214
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| 內容試閱：
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前言
奇点光学以其本身固有的奇异特性和在信息传递、微粒操控等领域的重要应用，引起了学术界的高度关注。近年来，因广义惠更斯-菲涅耳原理的应用，用半解析或解析方法研究奇点光束在大气湍流中的传输特性取得了进展。相关学者在大气湍流中奇点光学的研究方面做了大量的科研工作，得到了许多有价值的理论模型和实验方法，促进和推动了相关技术和学科的快速发展。开展大气湍流中奇点光学的研究，对自由空间光通信、量子保密通信、激光武器、天体物理等领域有着重要意义。
本书内容主要建立在著者及所在科研团队从事的激光大气传输与奇点光学的研究、近年内承担的相关科研项目和研究生教学基础上，对大气湍流中奇点光学的研究成果进行归纳、分析和总结。
全书共分6章。第1章为绪论，主要阐述大气湍流中奇点光学的研究背景、意义和国内外研究进展，使读者对大气湍流中奇点光学的研究有一个大致了解；第2章为奇点光学与激光传输的基本理论，分别从奇点光学的基本概念、奇点光束的产生方法、激光传输的常用方法、部分相干光的基本理论四个方面进行介绍；第3章重点分析了奇点光束在大气湍流中的传输特性，首先叙述了大气湍流的基本知识，然后基于广义惠更斯-菲涅耳原理，从光强演化、角扩展、束宽扩展和斯托克斯参量方面对涡旋光束和线刃型位错光束在水平大气湍流、斜程大气湍流中的传输变换进行分析；第4章为相干涡旋在大气湍流中的动态演化，内容包括相干涡旋的动态演化、相干涡旋产生分类与拓扑荷守恒距离、高阶涡旋的动态演化和传输轨迹、相干涡旋偶极子在大气湍流中的演化；第5章为刃型位错的动态演化，分别研究线刃型位错在大气湍流中的转化、圆刃型位错在自由空间中的演化和在大气湍流中的转化；第6章为涡旋光束在大气湍流中的光束质量，首先介绍了聚焦光斑尺寸、远场发散角、斯特列尔比、陡峭度参数、桶中功率和光束传输因子等光束质量的评价参数，然后从不同角度分析了涡旋光束在大气湍流中的光束质量及拓扑荷对涡旋光束质量的影响。
本书中涉及的理论及理论模型的描述，都节选自国内外本领域专家、学者公开发表的论文和研究成果，在写作中不可避免地对参考资料在形式和内容上进行了不同程度的取舍或修改，文中尽可能对引用的参考文献加以著录，由于种种原因的限制，很难保证没有遗漏或错误，欢迎各位读者批评指正。
本书是在国家自然科学基金项目（Nos. 61405136、61178067、11247278和11547211）、山西省基础研究项目（Nos.2012021016和2013021010-4）和太原科技大学博士科研启动基金（No.20102016）等研究成果的基础上撰写的，在此对国家自然科学基金委员会、山西省科技厅和太原科技大学等部门和单位表示衷心的感谢。在作者的学术生涯和本书的写作过程中，得到了许多前辈和老师的热情支持和鼓励，也得到了许多同事、朋友和学生的大力支持和帮助，如（排名不分先后）吕百达教授、邝小渝教授、张天才教授、王云才教授、冯国英教授、张彬教授、蒲继雄教授、季小玲教授、陶向阳教授、潘留占教授、袁孝教授、王磊教授、康小平教授、赵志国教授、赵光普教授、高曾辉教授、邹其徽教授、蔡阳健教授、沈波教授、陈志刚教授、魏计林教授、刘淑平教授、赖云忠教授、罗亚梅研究员、马建毅研究员、聂娅博士、杨元杰博士、王飞博士、赵承良博士、王涛博士、张永涛博士、丁攀峰博士、张恩涛博士、程科博士、熊玲玲博士、刘永欣博士、丁超亮博士、闫红卫博士、刘海岗博士、杨爱林博士、王伟伟博士生、曾军博士生、索强波博士生等，在此恕不一一列出了，谨致以衷心的感谢！感谢电子工业出版社的徐蔷薇等编辑在本书出版中所付出的辛勤劳动。本书在写作过程中借鉴和参考了国内外同行的研究成果，引用了大量的参考文献，谨在此表示衷心的感谢。
由于著者学识水平有限，加之大气湍流中奇点光学的研究涉及面太宽，书中难免有许多不妥和错误之处，欢迎广大读者批评指正，谢谢。
著 者
2016年6月
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