論文の概要: Analytical model for structured light propagation through a turbulent atmosphere

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.30304v1
• Date: Thu, 28 May 2026 17:47:23 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-05-30 02:45:56.647018
• Title: Analytical model for structured light propagation through a turbulent atmosphere
• Title（参考訳）: 乱流大気中における構造光伝搬の解析モデル
• Authors: Konstantin Kravtsov,
• Abstract要約: 乱流大気中における空間光モードの伝搬の簡易な枠組みを構築した。 モードベースの光学場表現による分割段階のアプローチに基づいて、乱流誘起位相変動が原モードの光学パワーを低下させるかを直接評価する。 この電力伝達は均一チャネル内の伝搬距離と線形にスケールし、任意の距離に対して簡単な解が得られる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We develop a straightforward analytical framework for the propagation of spatial light modes through a turbulent atmosphere. Built upon the split-step approach with the mode-based optical field representation, it directly assesses how turbulence-induced phase fluctuations deplete the optical power in the original mode and re-distribute it into neighboring spatial modes. Importantly, this power transfer scales linearly with the propagation distance in a uniform channel, yielding a simple solution for arbitrary distances in the form of a matrix exponential. The transfer rate is determined by the spatial spectral overlap between the turbulence spectrum and the acceptance spectrum for a pair of interacting spatial modes. The model predicts the average power in each spatial mode and is exact when a single mode strongly dominates all others. Our predictions show reasonably good agreement with simulations up to medium-to-strong turbulence levels. The model also confirms the scalings with mode order previously known as empirical observations.
• Abstract（参考訳）: 本研究では, 乱流大気中における空間光モードの伝搬を簡易に解析する枠組みを構築した。 モードベースの光場表現による分割段階のアプローチに基づいて、乱流による位相変動が元のモードの光力を損なうかを直接評価し、それを隣接する空間モードに再分割する。 重要なことに、この電力伝達は一様チャネルの伝搬距離と線形にスケールし、行列指数の形で任意の距離の簡単な解が得られる。 伝達速度は、一対の相互作用空間モードに対する乱流スペクトルと受容スペクトルとの空間スペクトルの重なりによって決定される。 モデルは各空間モードの平均電力を予測し、単一のモードが他の全てのモードを強く支配する場合に正確である。 我々の予測は、中から強い乱流レベルまでのシミュレーションと合理的に良い一致を示している。 モデルはまた、以前に経験的な観測として知られていたモードオーダーでスケーリングを確認している。

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