Фазовая компенсация теплового самовоздействия интенсивного лазерного излучения тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.03 ВАК РФ

4г 1 9 О

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОЛЛЕГ СССР ПО НАРОДНОМУ ОБРАЗОВАНА ЕЮСКОВСКйЗ ОРДЕНА ЛЕВША, ОРДЕНА ОК1Я5РСКОЙ РЕВОЛЮЦИЯ 0 ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ е.знз М. В. ЛОМОНОСОВА

ФИЗЯЧЕЗЮЙ ФАКУЛЬТЕТ

ва правах рукопксз

ЕЙЕЕВ ИЩОР ГРН23Ч

ЯРС 535- 510»621.376

ФАЗОВАЯ ШШЕНШПЯ ТШОВОГО СЯ!0303,-чЕ*'С1ВПЯ ШЕНС1ШОГО ЛАЗЕРНОГО ЩЛУЧЕНПЯ

СпвцаэльЕОоть 01.04-03 - рзетэфнзнка, вкязчая

2©22303ур рЗДЗСфЗЗЙКУ

йвторвфзра? диссертация ез смскэзеэ учееоЗ стеазнз • кедсдата фззвхо - ¿■этематичесяст наук

йоскез - 1550

х' / С

' / . * 5

Работа Еыполнвиа на кафедро обтай уазики л всмеэее процессов физического факультета ИГУ ейзни И. В. Ломоносова.

Научякй руководегеяь : (фащальЕнэ ошонзшн

Еэдуцая органззгазш

кадгадат физлко - математически наук,

доцэет С.С. ЧЕСН0К03

дсшор физнко - катеыажзчесхах ваук ,

сгвржй научшй сотрудник

Г.М. СТРЕЛКОВ

кандидат физнко - шгзыатнческих наук, завздукджй лабораторий К.. Д. ЕГОРОВ

Государственный оятзчеекнй Енстату? игшна С.И. Вавилова

Задата состоится - В • ^¿^"¿-¿у ^_1990 года, а & часов

в косфэраиц - зале Корпуса еэлензёеой оптика на засэдгаки Спецаалазаровввюго ученого совета Ы I отдз-яення радЕофнзгш Московского государстаэЕшго унЕвэрснтета шшни М.В. Ломоносова « швфр К - CS3.Cb.2I ).

Адрес г 119839 , йоскаа ГСП, Лвнзнскю горы, ИГУ, фззнческаЗ факультет , С пе1С2шз2розанЕаа учеш£! соео? N I отданная радаз^зка.

С Д£СС0р¥СД232 13Э2235 ОЗЕШШЕЗгЪСЯ 1С (Кае»«)!» ©гшесхого факультета ИГУ.

Авторз^эра^ разо&яш ' 1890 гола.

сэкрэтзръ Стацзшшззфоваяаях) еовзтз N 1 отдаланая редю®гвЕкн, каздазэт

фззхпсо - ьзтеггагачзсгшз пз^к А. В. ГШЮНОВА

СЩШ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Астуодънооть теки. Кятерэо* к проблемам аЕ&лпэа предельных шзиоггостэй (фокусировка свэтовкх пучков в естественны! средах и, в частности, атмосфере особенно возрос в последнее время, что связано с развитием лазерной техшпогш, систем лазерной локации к связн, систем транспортировка энэргиа и дистанционного зондирования природных сред. Распространение лазерного излучения в атаосферв сопровождается развитием ряда нелинейных зф&жтов, из шторах навОолве ннзкка анергеткческнй порог ишет тзшювоэ сашвоздзйствнв. Сэковоздействие приводит к значительны?.?

ЕЗЛЕЕЭ2НШ1 НСК£2ЭШЯМ ГОДЯ - ЛЭЗЭрНОГО ЕЗЛУЧвНЗШ, ПОЭТОМУ В

настоящее грэкя больгоэ внимание уделяется развитою гатодов управления пучком, тзводящах ^кэяьэеть влнянеэ теплового расаянвазня.

Из-за слззюстж постановки натурных и ("одзльеых экспериментов в адаяткшой оптике шрокоэ распространение получили теоретические а численные метода исследований. Пря зтом, особый интерес представляет развитие математических моделей адаптивных систем, чозволявцих провести исследование коррекции нелинейных искажения в условиях, близких к условиям натурного зкспершвята < реальным • атмосферным условиям >, т.е. при наличии переходных процессов £ пульсецдз скорости ветра не трассе распространения пучка. Актуальным является такг» определение влияния на процесс фокусировки ограничений, вшсишх упругим зеркалом, я оптимизация его параметров.

Состоящее исследований. Теоретическому анализу ¡компенсации самовоздэЯствкл посвящено 'большое число работ. В частности, описаны численные» модели, позволяивдиэ провести исследование распространения пучков в условиях тепловой дефокусировки с I з, обоснованы методу компенсации нелинейных искажений лазерного излучения с 2 з, разработана основные принципы построения систем адаптивной коррекции с 3 з. На основания теоретических исследований реализован лабораторный аксдершген? ш компенсации стационарной ветровой рефракции в регулярной срэдэ с 4 з.

В so всойй, необходазэ отстать рад огралглэнйЗ,

характера® для шпоявашпп работ. Хек компэнсацая сааьоздоЗспзгя изучалась, как правило, в сгзцЕоаарноа прн&лнзэшха, т.о. бзз учета церхсдаах процессов в еяитео -пучок - се.Чгнейаая среда". Коррехцал в услшях нестацЕогарноа рефракцпа расс;зтргшал80ь в бохьзинстеэ случаев на оснэбз фозогого соггр.изнгя,

который, как езезстео, еэ обеслзчЕЕзэт усто£чквого управления в оредэ с высокой взжвэёеосгья. Управлэнлэ в случайно. нзодзородноа ет.^осфорэ < ups налички пульсаций скорости Ботра > татаз рассматривали» в стащ^энараоа npzdjacsasa, что вэ позволило наследовать гффзкташость коррекции в Еасокочастотной области спектра пульсаций-

Adajzs влнянзя шречпслагшгг факторов на бффэктнвыость адаптивной фокусировки , а тахзхз опткмнзшря исполнительного элемента састэкц < упругого зеркала ) проводится в настоящей работе.

Целями дассерташхп язлязтся г

1. Разработка адекватно! чзслзвеоЭ шдэлп упругого зеркала а оит2.пзащ1я его параметров.

2. ¿яалаз усяоПчвхостз алгс^зтков управления с учетом шреюдянж процессов, возанахщза на трассе распространения излучения. Оценка быстродзйствая управления.

3. йсследсвакга эффективности алгоритмов коррэкцзн в еэлинэПеоЗ среде с крупномасштабными атмэсферньаа ноодаородноетяма.

Научная ковазна работы заключается в слэдуицея г

1. Построена оиткко - механическая кодэ.ть систем адаптивной фокусировки излучения, дахдая возотаюсть проведения носледрЕзннй коррекции теплового саювоздэНствая в условиях, близких к условиям роальной еткосфери. Развгта модель фазового корроктора, поз юлящая ЕШолнать анализ (¿окусаровкн с учетом ограничений, вносиках ynpyrsi зэркахоа.

2. Раосютрана аффэктавшсть фонусзрошв в завасвшста от параметров зеркала- Выполнеаа огтаазацм фазового корректора. Развита штодака Езтегральной аппроксеаацда упругшя зеркалом трэбуеш2 фазоЕоа поверхности, на основе которой исодадоваю

првгэнэнпэ зеркала з алгоритма фазового сопрязшхя.

3. Проведано псслэдовзнзв устоЗявиоста алгорятств улгравлзЕяи прл паллчпя пореходнш: процессов нз траосэ распространения. Опрзделаио вр??'л оятэтязэзии параготров полл в плоскости наблюдения. Прэдгогзгны иэгохи сокращения времзяз олта.стацпз.

4. Впершз выполнено сравнение прогргкппя: и адаптивных алгоритмов {■-соопой хоррехц-лл прл внсокочастотпп; дульсацзях скорости ветра на трассе распространения.

Практическая ценность. Результаты дпссертзцпз мэгуть Синь зспользовзны прл проектирования систем адаптивной оптакв, ар&гзЕЗзачеяных для управления пучкск« в аяюсфэрннх условиях.

На заюту выносятся сдздуддтэ пологенля :

1. Фазовый корректор в к:;:;-! упругого зеркала со свободнжз краякз и закрэшвнноЗ цонтрзльззЗ точке Л, дефораруегша систеша позарзчных сил п азгзбгист ?,:э?тзнтов5 является достаточно сКектав-км д-тя кекпзнезцвз гелинейЕых пскапеппЗ шггззенвнах свэтогах пучкев, рзспрострашетстся аиккгЗэрных трассах, прл дзбольЕсм ( 4 - 3 > чпелэ кзкэлсв управлэншь Ограниченна, зноен:::,'э корректором при форкгроваха волнового фронта, ухуспавт зязргетнчэскиэ характеристики .талученяя в плоскости пзблцдзнкя, по сравнении с предельно достсзпгсккя, нэ более, чем нз 10 - 20 у. .

2. Условия устойчивости фазового сопрягэнгя я апзртурного зондирования, впервне сформулированные с учзтом переходник „■роцзееоз, стгрггаэт возможность сиптезяровангя быстродзйствуЕщзс . алгоритмов дгна^зчзсксЭ компенсации несташгонарного теплового самовоздействня. Построенные нз основз этих условий методы управления фазой пучка ш неустановившемуся световому поли в среде обеспечивав? концентрации шля в плоскости наблюдения , блнзнув к предельно яэстгжамо! в квазистацшнарноч рвзгаэ.

3. Метода программной коррекции нелинейных искажений евзтознх пучков в ерздэ с пульсациям? скорости ветра эффективны лпшь пря усреднении условий на трассе го достаточно большому числу реализаций < 30 - 50 ). Усреднение то вэныгеИ вкборке нз обеспечивает устойчивого улучкештя энергетаческих херахтерзстж пучка ш сравившш с отсутствием управления-

4- Эффективность адаптивного управления фазой пучков относительно эффективности программной коррекции возрастает как при увеличении параметра нелинейности, так ж о ростом периода пульсаций скорости ветра- При этом адаптивное управление обеспечивает меньшую даеперсн® флуктуацай энергетических параметров пучка в плоскости наблюдения.

Ащзобадая работа. Материала диссертации докладывались на ix Сшгоэзиуш по распространена® лазерного излучения в атмосфере ( г. Тонек, IS87 г. ), на х Всесоюзном симпозиуме. по распространении лазерного излучения в атшефере < г. Томск, Т989 г- ), на Всэсоюзной школе "Лазера и атшефера" < г. Обнинск, 1989 г- ) и аа vT Всесовзяой конференции "Оптика лазеров" < г. Ленинград, 1990 г. >.

Основные результаты диссертации оппублнкованы в 12 печатных работах, список которых приведен в конце автореферата '-ня 5 - 16».

Личный вклад автора. Основные результаты получены автором самостоятельно. В работах, ешолн&ыных в соавторстве,, вклад соискателя состоял в разработке программного обеспечения для ЭВМ, проведения численных расчетов, интерпретации результатов-

Структура н об'ем дисс~ртация. Диссертация состоит из Введения, четырех глав, Заключения, Приложения и списка литературы. Она изложена на /Of страницах машинописного текста, включала Щ pacyazea, 12 тайшц ж бк&тогрз$ш>, солэрз£шув ICQ наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во Введения обоснована актуальность теш, нзлйюно ссвре:.юнное состояние цсслэдований по адаптивной компенсации искажений лазерных пусков, распространяющихся на атюсфернах трассах. В частности, проведен сравнитвльны2 анализ алгоритмов управления, рассмотрены основные типы адаптивных корректоров. Отмечено, что одним аз наиболее перспективных корректоров для использования при компенсации теплового езио воздействия является зеркало, закрепленное в центре и н«епцев свободные края. Не основе вшолвеашго обзора литератур» сфэрхулзровааы целя диссертационной работе.

-4-

В Первой главе развивается математическая шдель типовой система адаптивной оптики, включащая слздувднв элементы оптический тракт, фазовый корректор, устройство формирования сигналов управления.

В нервом параграфа приведена шдель взаимодействия излучения со средой в условиях теплового сзмовоздэйствжя ups наличии случайных пульсаций скорости ветра на трассе. Распространение пучков в этом случае описывается системой дифференциальных уравнений относительно комплексной амплитуда поля £ и температуры среды т

2ikU -А*£ ТЕ , < I )

ff - = ■ «2»

Нелинейные свойства среды характеризуется параметром „ 2 к 2 о03I Эп

R0 = ---—— — ( 3 )

"орСр V, дТ

определяемым по средней скорости среды V0 . В системе cl>—<2> и фортеле <3> использованы стандартные обозначения с I, 2 ).

Во втором параграфе приводится модель исполнительного элемента система фокусировки излучения - упругого зеркала с силовым и моиентно - сшювым управлением, закрепленного в центре и икещэго свободные края. Модель, построенная в приближении тонкой пластины, позволяет варьировать конфигурации сервоприводов, их число и способ закрепления центра < рис.1 ).

В третьем параграфе рассматривается проблема формирования зеркалом заданной фазовой поверхности, возникавшая при управлении пучком. 3 соответствии с поставленной задачей развиваются метода воспроизведения фазы - келлпкационшй, основанный на поточечном совмевении зеркала с заданной поверхность©, и интегральный, в которой минимизируется среднеквадратичная ошибка аппроксимации

- = ( // (У-*)*? J ** ; • (4,

6 ^ /у/е/льс/у J

-5-

X

• *

< а >

п

С=э [

1_±1

Л Л

_I

< б >

Рис. I. Иодэль адаптивного корректора ••

а> зеркало с садовым упрввпениек ( показана точка закрепления сервоприводов >,

б) зеркало с момэнтго соловым управлением < серво -привода закриташ во козна внвосзш тяг > -

г© р - заданная фазовая говвргаость, и' - прогиб корректора, _ весовая функция, а* - начальный радиус

пучка.

В четвертом параграфе приведены основные критерии, характеризующие распределение поля на об'екте фокусировки и алгоритмы управления пучком, к числу которых относятся •■

а) априорная «программная» коррекция, согласно которой корректирующая фаза и определяется как г х

и { £(Ж) / Ее* с1* . < 5>

о о

б> иэдиГикация фазового сопряжения с использованием фазы пучка на предыдущей итерации I

иа) - {/-<*} u{t - л -ту] , <б>

где а - шшиительный коэффициент, £"</ - характерное время адаптивной систекы, у - фаза волны, отраженной от об*акта и прошедшей нвлнввйыуо среду,

в> юодвЗякацня фазового сопрягения о использованием оптимальной для всех предыдущих итераций фазы ■

- ты Л ы^т* -гла-Ы}?**-?*) < 7 )

коэффициент л в это» случае уменьшается на каадой неудачной итерации ,

г) апертурнсе зондирование

?(£)" ГЦ- Ты) ТУ) ргсга'у {е-Сы) . < 8 >

Здесь - вектор координат управления зеркалом, ^ - целевая функция управления.

Во Второй главе развивается подход к оптимизации фазового корректора, основанный как не прямом анализа воспроизведения зеркалом низших мод - наклона, фокусировки, астигматизма, так и на

-7-

оценке еффектнвшетп зеркала в задаче фокусировка излучения в линейной в нелинейной средах. Оптимизируемыми парамэтравд является : число сервоприводов, соотношенке меад долями силового н шментного воздействия на зеркало < длина выносных тяг £, с рис Л »), даамзгр зерк&та ¿¡> . Одтяшзированшй в классе перечисленных параметров корректор применен для сравнительного анализа еффектавности алгоритмов фазового сопряжения и апертурного зонирования в задаче компенсации стационарной ветровой рефракции в регулярной среде.

В первом параграфе оценивается точность воспроизведения зеркалом низших аберраций фазы в зависимости от ' способа аппроксимации и параметров корректора. Показано, что пра управлении зеркалом в точках, лежащих внутри его контура, возэджно применение коллокационного способа воспроизведения фаза, позволяющего задать шды первого и второго порядков со среднеквадратичной ошибкой нэ свите 10 х используя 8-10 сервоприводов.

Применение влносных тяг для создания момвнтно - силовой нагрузки на зеркало, а такта интегральный способ воспроизведения фазн да от возшгность снизить среднеквадратичную ошибку до 5 "/-, а число сервоприводов до 4.

Для схемы кюнентЕО - силового управления установлено, что оптимальный диаыэтр зеркала примерно в 5 раз больые диаметра сезтового пучка, а дайна выносных тяг равна диаметру зеркала.

Во втором параграфе исследуется эффективность компенсации стационарных тэшювих искзгэниа лазерных пуков цр«1 наличии ограничения, вносимых ксаолнательним эламентоа. Коррекция организована на основе алгоритма фазового сопряжения < 7 > в на основе апертурного зондирования ( 8 >, в качестве корректора использовано оптимизированное зеркало. В параграфе показано, что эффективность обоих: алгоритмов приблизительно одинакова, достигаемые в плоскости навладения плотности световой мощности составляют 80 - 80 V. от предельно достгаишх пра компенсации теплового самовоздайствия.

Проведенное в третьи параграфе сравнение результатов

-в- '

лабораторного с 4 э а численгого яксперниэнтов по компенсации стационарной ветровой рефракщш подтверждает высокув достоверность используемых расчетных схем , и , следовательно , оценка эффективности реальных адаптивных систем возжана на основе численного моделирования.

В Третьей главе проведено исследование эффективности s быстродействия динамической адаптивной системы фокусировки лазерного излучения при наличии переходных процессов в системе ■■ пучок-даизуцоеся регулярная среда*. Коррекция реализована на основе алгоритмов фазового сопряжения и апертурного зондирования. В качестве исполнительного элемента использовано упругое зеркало.

В первом параграфе рассмотрены переходные процессы, возникавшие при управлении на трассе распространения. Показано, что осцилляции поля на об'екте фокусировки проявляются как после начального вшшчения светового импульса, так и после любых изменений формы и "оптической силы" тепловой линзы, обусдавленных вариация?,га фазы пучка. Длительность переходных процессов практически не изменяется при изменении таких факторов , как нелинейность среди и амплитуда изменения фазы, а составляет 'Сд — 5 'Cv для вариаций амплитуда пучка н ТГ<р - 2t» для вариацаЗ фазы = a0/V0 конвективное время > -

Во втором параграфе рассмотрена воз;.юзность применения динамического апертуршго зондирования в нелинейной регулярной среде. При реализации алгоритма полагалось, что _ система имеет следушиэ характерные времена « - время кеаду включением

импульса и началом пробных вариаций, tr$ - промежуток времени мезду пробными вариациями,ts - про?4эауток врэквна мезду началом смещения зеркала на градиентном пагэ и началом пробных вариаций на следулдей итерации . В зависимости от соотношения между характерными вреке адаптивной систем а длительностями переходных процессов возможно предшзать слвдуише реализации коррекции - управление ю установившемуся голв (t» ^»jti/Cj» Т9 > и управление по неустанпвишемуся шиш «ТТ, < С».» Та < Тф >. Ярэвэдешше численные эксперименты показывают, что первый вариант управления обеспечивает надежное достигениа экстремума целевой

функции за времена порядка "70 - 100-г,.

Второе вврнант управления возисявв при условии г, << гу , т.е. если величина и направление градаентшго вага лфедвляогся за времена, наш» по сравнена® о характерными вреиеясча развэтда переходных процессов. В атом случае осцнлляции шля, вызванные изменениями тепловой линзы, ве влияв? на устойчивость коррекции. При нвсоОлвденни цриведенвп вше условии апертураое зондирование не обеспечивает повышения концентрации юля на об'екте фокусировки.

Б параграфа тага» отмэчаатся, что при управления ш неустановившемуся шш> невозкоэао организовать адаптивное изменение длины градиентного ваге . При атом, оптимальное

значение <*• возможно подобрать кетодамз численного эксперимента. Для широкого диапазона параметров - 0,3 - 0,5, причем время

оптиклзации фаза составляет t^г » ьт,.

В третьей параграфе рассмотрена динамическая коррекция теплового сакзвоздействия на основе алгоритмов кодкТшрфовазшго фазового сопряжения < 6 » н < ? ». Показаао, что реализация управления на осаове алгоритма < 7 > с зеажщаяявы наилучшее ася всех предадуищ итераций фезн возвояиа только во установЕвгекуся полю. Время оптимизация в этой случае ~ 20 2> . Примэнэнгэ алгоритма < 6 > позволяет уменьшить врекя оптимизации до - 7 - 12 Zr ■

В параграфе 4 проводится сравнительный анализ эффективности рассмотренных вше методов коррекции. Отмечается, что все алгоритмы обеспечивают достижение близки" да величию параметров шля нв оо'екте фокусировки. При атом наибольшим быстродействием обладает апвртурюе зондирование ш неустановившимся параметрам

поля. .

В Четвертой главе рассмотрело упрзвд&нив пучком при наличии пульсаций скорости ветра нз трассе распространения, в условиях нестационарной ветровой рефракции проведено сравнение аффективвости алгоритма динзмаческого ашртурэого зондирования к априорной < программной > коррекции.

В первом параграфе рассмотрена статистика осаэвных параметров

среды и светового лил на об* екте upa распространении пучка в условиях случайных флуктуацнй скорости ветра. В частности, там показано, что жэввзениэ скорости ветра приводит к значительным изменениям эффективной нелинэЗаости среда на трассе распространения, и , как следствие, х изменениям параметров юля на об'екте фокусировки. При реализации итерационна! алгоритмов, таких как фазовое сопряжение и апертураое зондированив это означает, что для кзздэй конкретной реализации скорости оптимальные координата управления будут суиэстыаиао отличаться, то есть на каждой реализация необходимо проводить даиск экстр чума целевой функции- При этом дисперсия параметров поля в шхюкости наблюдения увеличивается с увеличением средней нвлинейаости среда и амплитуды пульсаций скорости ветра.

Во втором параграфе приводятся данные, характеризующие эффективность коррекции в условиях пульсаций скорости ветра, из которых следует, что в случае умеренной неливвЛноста среда «181> < 20 >, зли при высокочастотных пульсациях скорости ( период замороженаоста неодзородвостей 7Г < 2 т„ >, большей эффективностью обладает программная коррекция. Яря этом для получения достоверной информации об условиях распространения пучка необходимо усреднение параметров среды не менве чем по 30 - 50 реализациям.

С увеличением мощаости излучения г периода замэрогэнэости пульсаций скорости »етра возрастает относительная аффектавшхзть алгоритма апертурного зондирования , который становится предпочтительнее при <¡R¡> > 20 или Г» > 2 Ту. Коррекция в рассматриваема условиях обладает наибольшее эффектнвэоетыо и устойчивость!! при модальном управления пучком, т.е. при раздельном зондирования по фокусировкам и наклону волеювого фронта.

Каждая глава дис ^ртации сопровождается краткими выводами.

В Придоавнии анализируется точность численного решения уравнения переносе, ошсывевдего взаимодействие излучения со средвй в условиях не стации лараой ветровой ретракции.

В Заключения сформулированы основные результаты, полученные в дассертационноВ работе >

1. Разработана численная юдзль адаптивной састека фокусировки лазерного излучения в взкосфэрэ, на основе которой построена экономичные в бистродействувдив вычислительные процедур!, реализованные в виде библиотеки специализированных иодпрогракм. Базовыми элекзнтвгга кодвли являются упругий коррэктор и атмосферный грает - взаимодействие излучения со средой рассматривается в решка как стащюнарной, так и нестационарной ветровой рефракции, а такта пульсаций скорости ветра. Достоверность численного прогнозирования подтверждена ирждз сравнением с нзвестньмн акспэршг&нтальншга даннымз.

2. Проведана оптшнзацая фазового корректора. Установлено, что упругое зеркало, закрепленное в цэнтре в деформируете поперечныкз салат, фор.крует волновой фронт пучка в класса низших аберраций с достаточной для практически целей точностью. При управлении в точках, легащаг внутри контура зеркала, прикешш коллокацяонный способ зослроизвэдення фазы, позволяющий задавать кода первого и второго порядков оо среднеквадратичной ошбкой не свызе 10 г, используя 8 - 10 сервоприводов. Применение выносных тяг для создания мокентно - силовой нагрузки ва краях зеркала, 8 такне интегральный способ воспроизведения фаза дают возиоазость снтаять срэднеквадратЕЧяув ошибку по »годам первого и второго порядков до 5 х, а число приводов - до четырех-

3. Определены прэдельшге возшгаостн зеркала с оптимальными параметрами в задаче фокусировка стационарного излучения. Установлено, что пра управлении зеркала четырьмя сервоприводами досгигаенне плотности световой мощности в плоскости наоллдэгия составляют 80 - 95 х от дифракцЕошо ограниченных значений в линейной среде г 80 - 90 г от предельно возмогзнх при компенсации стационарной ветровой рефракции.

4. Проведены исследования эффективности и быстродействия медленных адаптивных систем, в которых управление организовано по установившимся параметрам светового поля в нелинейной среде. Установлено, что в иэдленных системах наиболее эффективны алгоритмы с автоматическим выборок длины градиентного шага ы. кграипэго роль коэффициента усиления в цепи обратной связи. При

зтом, независию от табора начального а. , управление по установившимся параметрам в рэгулярвэй среде обеспечивает надежное достижение максимума целевой функции управления. Время оптимизации фазн пучка составляет t0pt — 100 для апертуршго зондирования я - 20 2V для базового сопряжения, где - конвективное время.

5. Разработаны алгоритмы управления фазой пучка по веустановивпчмся параметрам светового поля в нелинейной среде, позволяющие существенно сократить время оптимизации фокусировки излучения в режиме длинного импульса, проведен анализ их устойчивости в зависимости от величины градиентного шага и степени нелинейных искажений пучка. Установлено, что яри оптимальном выборе градиентного шага, определяешго параметром нелинейности, алгоритм алертурного зондирования обладает примерно вдвое более еысоким быстродействием, чем фазовое сопряжение- В широком диапазоне значений параметра £ характерные времена достижения максимума целевой функции управления составляет topt — 5 t* для апертурного зондирования и topt-Ю т„ для фазового сопрягення. Априорная оптимизация градиентного шага для конкретных услоеий распространения пучка в регулярноЗ среде кшэт быть проведена средствами чнслензого эксперимента-

6. Проведен сравнительный анализ эффективности программной а адаптивной коррекции ветровой рефракции в условиях пульсаций скорости ветра на грассе. Установлено, что в случае слабой или умеренной средней нелинейности среда << IЯI> < 20 », или при высокочастотных пульсациях скорости ветра с периодом < 2 IV , более аффективной является программная коррекция. При этом, для получения достоверной информации об условиях распространения пучка необходимо априорное усреднение параметров среды на трассе не менее чем го 30 - 50 реализациям. С увеличением мощности излучения и периода задолженности пульсаций скорости возрастает относительная эффективность алгоритма ашртураого зондирования по неустановившимся параметрам светового соля, который обеспечивает более высокое качество фокусировки при </#/>}. 20, или при 7"„ .> 2 '¿>.

7. Проведена оптимизация процедура апертуршго зондирования при управлении пучками, распростргнящишая в атмосфере с

крушоьшсзтсОылс: ЕСаСОрЭДЕЭ'СГККП. 5'с?се311л0еэ, ЧТО в j-'слзïz^n:

сильных пульса:jnû. ютдз относительное стандартное от;;лонзЕ2з пульсаций скоростп 6v ' v0 > 0,3, наиболее аффегг^но раздольное зондирование по цглЕндргчзскиг.: фокусировкам u наклон jî волнового фронта . суеэстбзпно пэвшаздэо устойчивость к г-ЭДсхт^впость управлвнгз по срагюнгэ с гозольнш: < покоординатна; > управлэнгзг-.

шгткроадаш! литература

I. Егоров К.Д., Кандидов Б. П., Чэспзхоз С.С. Чдслззноз исследование распространена интенсивного лазерного излучения в атмосфере. ft Кзвьста1. вузов. - IS33.- I. 25, /¿2.- С- 63 -

'К

Ахканов С. А-, Воронцов М-Д., Кандидов В.П. - Сухорукоз ¿.П., Чвслоков С.С. Тепловое сакэвоздаБствгэ сватовых пучков £ кзтода его ко:,1поисацнз. // Езвзотая вузов. Рад£э£гз£:<е.- IS33. - Т. 23, VI. - С. I - 37.

3. Воронцов L'. А-, Е-гэльгаузен В. Е- Лрлндггej сд2лтзвго£ оптика. - Ы. t Каука, ISS5 - 5S0 с.

4. Попов В.Е.АдЕптЕвное управление агатовым пучком npi тепловой са?«эвоз дэйctbzm■ дес...канд. фпз.-кзт. нзук.- îi.» 1333 - 159 с-

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛЕСОВаПОЛ ПО IEHE ДКССЕРТДШШ .

Б. Квяев Ф.Б.. Чесноков С-С. ¿даптЕзная фокусировка ¡штенсивннх световых пучков на коротких трассах.// Квантовая электроника. -1957.- т. 14, А/10.- С. 2125 - 2127.

6. Кенвв i.D., Чеснохов С.С. ¿дяптебпоз улрэвлззse сшьносфгкусированвьы световым пучкои.- В кн. s Распространение оптических волн в а па сфере и адаптивная оптика.- 1оыск - ISB8, с. 21.

7. Панов O.D. Чеснохов С.С. Упругое зеркало в задаче адаптивной компенсации ствцшнарного танкового св^эвоздэйствия.// Oirraca атмосфер!.- 1989.- Т. 2, л/3.- С.302 - 307.

8. Хапэз O.D., Чзснопсз С.С. Упругоэ ззркадо в задача

фотусгрсвхл CE3TOELH ПуЧКОЗ ГЛЭТОДО:! ЙЭЗОГОГО СОПрЯЗЭНЯЯ- 3 ГСI- :

Лазерные пучкя. Нел^ней^е сффзкта э срэдах. - Хабаровск - IS88, с. 14 - 16.

9. Хенев О.Ю. Чосесков С. С. Дян2«зчес:-сп} алгоритм комюнсацга иестзцгозарноЗ взтровоЗ рг$ракдпа. // Оптоха атмосфера.- 1989.- I. 2, ¡J 71.- С. 1195 - IIS9.

10. Кане в O.D., Ляпунов Е. А., Чесноков С. С. УпрутпЗ :соррэктор с ?:окзпчно - силовым упрввлеЕтем в алгоритмах фагового сопрязвная а глзртурного зонЕгровэнзя. - В кн. = 2 Всссожны2 симпозиум по ргспространзнлз лазерного излучения в ат?5>сфзрэ. Гезксц докладов.-Tor.îck - 1959, с. 145.

11. Кзнзв i.D., Чэснохов С.С. Анализ быстродействия апвртурного зондзровзния npz ко:шенсацаа нестацЕонарноЗ ЕетровоЗ рефракции. -В :и. : 2 ВсэсоззннЗ симпозиум го распространения лазерного лзлучевая в атмосфере. Гезнса докладов. - Iomcx - IS89, с. 144.

12. Капов C.D. Дзнг.чзческое апертурное зондирование в задачах ¿окуслровкп излучения. - В кн.: "Лазера а зтшсфэрз".- Обнинск -IS90, с. 161.

13. Хзнзз O.S., Чэснохов С.С. Адаптивная тагязвпсашя искаженна световых пучков на крупномасатабнах атаэсЗзрннх Ееоднородгостях. В itH.îYIВсесогззн8я конференция "Оптика лазеров"- Тезиса докладов.-Лэнзлгрэд - 1980,.с 324.

14. Кэеэв 0.Ю-, Чзсноков С. С. Алэртурное зондзрованге по неустановившимся параметрам свзтоеого поля з ' нелинейной среде.// Квантовая электроника-- I9SQ.- Т. 17,V 5.- С. 590 - 532.

15. Канев Ф-D., Лшунов Е.А., Чесноков С.С. Эффективность ^нтегралъноЗ аппрокся зциа фазы световых пуч1сов в системах адаптивной фокусировка.// Вестник ИГУ. Сергш Фззака. Астрономия. -1990.- Т. 31, а/ 3.- С. 49 - 53.

16. Канев ©. D., Чесноков С. С. Фазовая ко-тансащя тешюЕых псказэнпа светосых пучков при наличии высокочастотных пульсаций скорости ветра.// Оптика атмосферы-- iœo.- X. 3, д/6.- G. 593 -603.