Информация о ходе выполнения проекта №14.613.21.0035

Разработка системы формирования лазерных пучков с управляемой пространственной структурой для задач беспроводной оптической связи

В ходе выполнения проекта по Соглашению о предоставлении субсидии от 5 ноября 2015 г. № 14.613.21.0035 с Минобрнауки России в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014-2020 годы» на этапе № 2 в период с 01.01.2016 г. по 31.12.2016 г. выполнялись следующие работы.

1. Проведен анализ эффективности управления вихревыми характеристиками передающего пучка в системах беспроводной оптической связи.
2. Реализованы в программах ЭВМ методы математического и численного моделирования формирования излучения матрицы волоконных лазеров с управляемыми амплитудными, фазовыми и когерентными характеристиками синтезированного пучка.
3. Реализованы в программах ЭВМ методы математического и численного моделирования распространения синтезированных частично когерентных пучков в турбулентной атмосфере.
4. Реализованы в программах ЭВМ методы математического и численного моделирования синтезированных вихревых пучков с управлением орбитального углового момента.
5. Подготовлены заявки на регистрацию программ ЭВМ.
6. Проведены модельные расчеты флуктуаций интенсивности оптического излучения при транспортировке синтезированного лазерного пучка через турбулентную атмосферу.
7. Проведены модельные расчеты статистических характеристик флуктуаций интенсивности, случайных блужданий и флуктуаций орбитального углового момента вихревых пучков в зависимости от топологического заряда вихря и дифракционных параметров пучка.
8. Определены характерные особенности дисперсии флуктуаций интенсивности вихревых пучков в сравнении с дисперсией флуктуаций интенсивности фундаментальных безвихревых пучка в турбулентной атмосфере.
9. Разработана методика определения оптимальных характеристик системы формирования излучения матрицы волоконных лазеров с целью оперативного управления амплитудными, фазовыми и когерентными характеристиками синтезированного пучка.
10. Разработан и создан макет системы формирования лазерных пучков с управляемыми пространственными характеристиками, в том числе возможностью формирования вихревых пучков.
11. Проведены экспериментальные исследования макета системы формирования лазерных пучков с управляемыми пространственными характеристиками.
12. Проведен анализ эффективности управления фазовыми, амплитудными и когерентными характеристиками передающего синтезированного пучка в системах беспроводной оптической связи.
13. Разработана программы и методики испытаний проведения экспериментальных исследований макета системы формирования лазерных пучков с управляемыми пространственными характеристиками.
14. Выполнено обобщение полученных результатов и подведение итогов проведения исследований (выполнение проекта) с целью выработки рекомендаций по созданию систем формирования оптических пучков с управляемой пространственной структурой и снижению искажающего влияния атмосферной турбулентности на передачу информации по атмосферно-оптическим каналам связи

При этом были получены следующие результаты.

Основные результаты работы представляют собой совокупность анализа известных и перспективных способов управления пространственными характеристиками пучков (в том числе для создания оптических вихрей), теоретических исследований распространения таких пучков в случайно неоднородной атмосфере на основе аналитических и численных подходов, а также экспериментального исследования возможностей создания таких пучков на основе сложения излучения оптоволоконной матрицы субапертур. Теоретический анализ особенностей распространения вихревых и синтезированных пучков позволил определить статистические характеристики флуктуаций интенсивности, случайных блужданий и флуктуаций орбитального углового момента лазерных пучков в зависимости от топологического заряда вихря и дифракционных параметров пучка. Впервые разработан, создан и экспериментально исследован лабораторный макет системы формирования лазерных пучков суправляемыми пространственными характеристиками, в том числе возможностью формирования вихревых пучков. Выработаны рекомендации по созданию систем формирования оптических пучков с управляемой пространственной структурой и снижению искажающего влияния атмосферной турбулентности на передачу информации по атмосферно-оптическим каналам связи.

В соответствии с Планом-графиком и Требованиями к работам и их результатам все поставленные задачи выполнены полностью.