Р.С. Кузин1, С.А. Буйко2, Р.С. Кузин3, А.В. Ларичев4, С.В. Маркин5

1–3,5 ФГУП «РФЯЦ ВНИИЭФ» (г. Саров, Россия)

1 Филиал МГУ им. М. В. Ломоносова (г. Саров, Россия)

1,4 МГУ им. М. В. Ломоносова (Москва, Россия)

1 roskuzin@vniief.ru, 4 larichev@optics.ru

Постановка проблемы. Наличие неоднородностей показателя преломления в атмосфере при определенных условиях приводят к негативному влиянию на работу оптических средств. Поэтому часто необходимо измерять параметры турбулентности атмосферы (в первую очередь параметра Фрида r0) в районах применения оптических инструментов с учётом особенностей их построения и функционирования.

Цель. Исследовать изменение значений параметра Фрида r0 над водной и бетонной поверхностями в равных условиях с применением датчика волнового фронта Шака-Гартмана в качестве измерителя дрожания изображения точечного источника.

Результаты. Проведены измерения величины параметра Фрида r0, характеризующего оптическую турбулентность, над горизонтальной бетонированной поверхностью и над морской гладью. Использован датчик волнового фронта Шака-Гартмана как измеритель дрожания изображения точечного источника. Измерения величины r0 проведены путем вычисления дисперсии разности изображений точечного светодиода на матрице видеокамеры. Экспериментально показано, что значение параметра Фрида r0 над водой приблизительно в 2 раза превосходит значение параметра Фрида r0, измеренного над бетонной поверхностью в тех же условиях, причем среднеквадратичное отклонение параметра Фрида r0 над водой превышает значение этого же параметра над бетонной поверхностью более чем в 3 раза.

Практическая значимость. Известное значение параметра Фрида r0 на заданном атмосферном слое позволяет оптимизировать функционирование и повысить эффективность оптического оборудования, работающего в атмосферном пространстве.

Кузин Р.С., Буйко С.А., Кузин Р.С., Ларичев А.В., Маркин С.В. Измерение атмосферной турбулентности на горизонтальной трассе над водой // Электромагнитные волны и электронные системы. 2026. Т. 31. № 1. С. 5−13. DOI: https://doi.org/10.18127/ j15604128-202601-01

1. Больбасова Л.А., Грицута А.Н., Лавринов В.В., Копылов Е.А., Лукин В.П., Селин А.А., Соин Е.Л. Измеритель параметров турбулентности атмосферы на основе датчика волнового фронта Шэка-Гартмана // Оптический журнал. 2019. Т. 86. № 7. С. 42–47. DOI 10.17586/1023-5086-2019-86-07-42-47.
2. Троицкий А.И. Доступность атмосферных оптических линий связи с учетом влияния турбулентности // Радиотехника. 2008. № 2. С. 59–60.
3. Татарский В.И. Распространение волн в турбулентной атмосфере. М.: Наука. 1967. 548 с.
4. Tokovinin A. From differential image motion to seeing // Publications of the Astronomical Society of the Pacific. 2002. V. 114. № 800. P. 1156–1166. DOI 10.1086/342683.
5. Больбасова Л.А., Лукин В.П. Вопросы измерения наклона волнового фронта // Оптический журнал. 2021. Т. 88 № 11. С. 16–23. DOI 10.17586/1023-5086-2021-88-11-16-23.
6. Андреева М.С., Ирошников Н.Г., Корябин А.В., Ларичев А.В., Шмальгаузен В.И. Использование датчика волнового фронта для оценки параметров атмосферной турбулентности // Автометрия. 2012. Т. 48. № 2. С. 103–111.
7. McGuire P.C., Langlois M.P., Lloyd-Hart M., Rhoadarmer T.A., Roger J., Angel P. Measurement of Atmospheric Turbulence with a Shack-Hartmann Wavefront Sensor at the new MMT’s Prime Focus // The International Society for Optical Engineering. 2000.
8. Brennan T.J. Turbulence characterization with a Shack-Hartmann wavefront sensor // SPIE Newsroom. DOI 10.1117/2.1201011. 003316.
9. Zhang Ju., Zhao Yu., Yang L., Liu J., Wang W., Li Zh., Wang J., Chen T. Measurement of Atmospheric Coherence Length from a Shack-Hartmann Wavefront Sensor with Extended Sources // Photonics. 2024. V. 11. № 12. P. 1184. DOI 10.3390/photo-nics11121184.
10. Богачев В.А., Колоколов И.В., Лебедев В.В., Стариков Ф.А. Матрица корреляций градиентов фазы световой волны как способ измерения основных параметров турбулентности // Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2024. Т. 120. № 7-8. С. 598–604. DOI 10.31857/S0370274X24100174.
11. Антошкин Л.В., Ботыгина Н.Н., Емалеев О.Н., Лавринова Л.Н., Лукин В.П. Дифференциальный оптический измеритель параметров атмосферной турбулентности // Оптика атмосферы и океана. 1998. Т. 11. № 11. С. 1219–1223.
12. Sarazin M., Roddier F. The ESO Differential Image Motion Monitor // Astronomy & Astrophysics. 1990. V. 227. P. 294–300.
13. Tyson R.K., Frazier B.W. Principles of Adaptive Optics. 5th ed. Boca Raton. FL, USA: CRC Press. 2022.
14. Листратов А.В., Сидоров В.И. Корабельные оптико-электронные локационные системы. М.: Московский государственный институт радиотехники, электроники и автоматики (технический университет). 2007. 177 с.