About the Distrotions of the Pulsed Light Beam in the Medium with Strongly Anisotropic Scattering
Abstract
The method for analysis of spatially - temporal distortions of a pulsed light beam in the stratified turbid medium with narrow scattering phase function (in particular, sea water) is developed. It is shown that the radiative transfer equation in the refined small-angle approximation is reduced to a set of equations for longitudinal moments of a pulsed light field which is solved rigorously unlike the analogous equations for temporary moments of pulse. Recurrence relations, which permit to calculate the moments of the higher order based on the zero moment, are obtained. The formulas for calculating the first three moments, defining the average radiance (or irradiance), the distance between the leading front and the “centre of gravity” of pulse as well as the longitudinal scale of its smearing, are given. Formulas for definition of time characteristics of pulse from its spatial moments are obtained.
About the Author
L. S. Dolin
Институт прикладной физики РАН; Нижегородский государственный университет им. Н.И. Лобачевского
Russian Federation
Russian Federation
References
1. Белянцев А.М., Долин Л.С., Савельев В.А. О распространении световых импульсов малой длительности в мутной среде // Изв. вузов. Радиофизика. 1967. Т.10, № 4. С.489–497.
2. Ishimaru A. Pulse propagation, scattering, and diffusion in scattering and turbulence // Radio Sci.1979. V.14. P.269–276.
3. Furutsu K. An analytical theory of pulse wave propagation in turbulent media // J. Math. Phys. 1979. V.20, N 4. P.617–628.
4. Долин Л.С. Решение уравнения переноса излучения в малоугловом приближении для стратифицированной мутной среды с учетом разброса фотонов по пробегам // Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1980. Т.16, № 1. С.55–64.
5. Ремизович В.С., Рогозкин Д.Б., Рязанов М.И. Распространение импульсного светового сигнала в мутной среде // Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1983. Т.19, №10. С.1053–1061.
6. Рогозкин Д.Б. Распространение светового импульса в среде с сильно анизотропным рассеянием // Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1987. Т.23, № 3. С.275–281.
7. Van de Hulst H.C., Kattawar George W. Exact spread function for a pulsed collimated beam in a medium with small-angle scattering // Applied Optics. 1994. V.33, N 24. P.5820–5829.
8. McLean John W., Freeman Jonatan D., Walker Ronald E. Beam spread function with time dispersion // Applied Optics. 1994. V.33, N 24. P.5820–5829.
9. Долин Л.С., Левин И.М. Справочник по теории подводного видения. Л.: Гидрометеоиздат, 1991. 230 с.
10. Zege E.P., Katsev I.L., Polonsky I.N. Analutical solution to LIDAR return signals from clouds with regard to multiple scattering // Appl. Phys. 1995. B 60. P.345–353.
11. Katsev I.L., Zege E.P., Prikhach A.S., Polonsky I.N. Efficient technique to determine backscattered light power for various atmospheric and oceanic sounding and imaging systems // J.Opt.Soc.Am. 1997. V.A14, N 6. P.1338–1346.
12. Зеге Э.П., Кацев И.Л., Полонский И.Н. Учет многократного рассеяния при лазерном зондировании стратифицированной рассеивающей среды // Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1998. Т.34, № 1. С.45–50.
13. Долин Л.С. Теория оптической когерентной томографии // Изв. вузов. Радиофизика. 1998. Т.41, № 10. С.1258–1289.
14. Долин Л.С. О рассеянии светового пучка в слое мутной среды // Изв. вузов. Радиофизика. 1964. Т.7, № 2. С.380–382.
15. Долин Л.С., Савельев В.А. К теории распространения узкого пучка света в стратифицированной рассеивающей среде // Изв. вузов. Радиофизика. 1979. Т.22, № 11. С.1310–1317.
16. Долин Л.С. О распространении узкого пучка света в среде с сильно анизотропным рассеянием // Изв. вузов. Радиофизика. 1966. Т.9, № 1. С.61–71.
17. Лучинин А.Г. О пространственной структуре синусоидально-модулированного пучка света в среде с сильно анизотропным рассеянием // Изв. вузов. Радиофизика. 1971. Т.14, № 12. С.1925–1927.
18. Лучинин А.Г. Пространственный спектр узкого синусоидально-модулированного пучка света в анизотропно рассеивающей среде // Изв. АН. Физика атмосферы и океана. 1974. Т.10, № 12. С.1312–1317.
19. Левин И.М., Копелевич О.В. Корреляционные соотношения между первичными гидрооптическими характеристиками в области спектра около 550 нм // Океанология. 2007. Т.47, № 3. С.344–348.
Review
For citations:
Dolin L.S. About the Distrotions of the Pulsed Light Beam in the Medium with Strongly Anisotropic Scattering. Fundamental and Applied Hydrophysics. 2012;5(4):30-38. (In Russ.)
Views:
90
Email this article 