本文關(guān)鍵詞：隨機相位陣列光束在湍流大氣中的傳輸特性，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著激光雷達(dá)、大氣光通信等技術(shù)的發(fā)展,激光束在湍流大氣中的傳輸特性研究受到廣泛關(guān)注,尤其最近幾年,由單光束相干合成的陣列光束因其在湍流大氣中跟蹤、遙感以及遠(yuǎn)距離光通信的應(yīng)用價值而備受重視。目前,陣列光束傳輸特性的理論研究工作大多集中在假設(shè)各個光束的初始相位相同,而在實際工作中,各個子光束之間的隨機相位差直接影響光束合成效果,即對光束的強度分布以及光束質(zhì)量產(chǎn)生的影響。所以與追求相位相同而獲得高功率激光不同,對各個支路加入主動的隨機相位調(diào)制的光纖陣列合成,可以產(chǎn)生空間相干性可控的部分相干光,其在大氣傳輸中具有抑制湍流影響的特性。因此研究隨機相位陣列光束在湍流大氣中的傳輸特性具有重要的理論意義和實際應(yīng)用價值。為了克服Kolmogorov湍流譜和Tatarskii湍流譜在原點有不可積的極點這一缺點,本文研究湍流大氣對光束傳輸?shù)挠绊憰r主要采用von Karman譜模型。首先通過數(shù)值模擬von Karman譜下的湍流大氣相位起伏,采用多層相位屏的方法,對大氣中不同排布方式的高斯型陣列光束的遠(yuǎn)場光斑進行了數(shù)值模擬,并進行了統(tǒng)計分析。用數(shù)值模擬方法依次研究了高斯型陣列光束在湍流大氣中的強度分布、光束漂移和光強閃爍特性。計算模型和結(jié)果為工程中實際應(yīng)用提供了參考。論文介紹了隨機相位光纖陣列產(chǎn)生部分相干光的原理。設(shè)計了一套望遠(yuǎn)鏡準(zhǔn)直擴束系統(tǒng),對產(chǎn)生的部分相干光進行準(zhǔn)直擴束,推導(dǎo)了光纖陣列光束通過ABCD系統(tǒng)傳輸?shù)墓鈴姺植?并將準(zhǔn)直前后進行比較,得到理想的效果。實際大氣密度隨距地面高度不同而變化,不同高度下大氣湍流強度不同,地空路徑下部分相干光在大氣湍流中傳輸特性研究需考慮光束斜程路徑影響。本論文根據(jù)廣義惠更斯-菲涅爾原理,理論上研究了具有隨機相位的激光束陣列在湍流大氣中的斜程傳輸特性。對隨機相位陣列光束的光束擴展的進行了研究,光束束寬在斜程傳輸路徑上不僅與束腰半徑、湍流強度和傳輸距離有關(guān),還與天頂角密切相關(guān)。最后對徑向分布隨機相位陣列光束的閃爍指數(shù)進行了推導(dǎo),分析討論了陣列光束的徑向半徑,光束個數(shù)對軸上和離軸閃爍指數(shù)的影響。
【關(guān)鍵詞】：大氣湍流 隨機相位 陣列光束 部分相干光 激光傳輸特性
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O357.5;TN24
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 符號對照表10-11
• 縮略詞語對照表11-14
• 第一章 緒論14-20
• 1.1 研究目的及意義14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-17
• 1.2.1 陣列光束合成研究現(xiàn)狀14-15
• 1.2.2 激光束在湍流大氣中傳輸?shù)难芯楷F(xiàn)狀15-16
• 1.2.3 激光束在光學(xué)系統(tǒng)中傳輸?shù)难芯楷F(xiàn)狀16-17
• 1.3 論文主要工作17-20
• 第二章 湍流大氣中激光波束傳輸理論概述20-33
• 2.1 大氣湍流概述20-23
• 2.1.1 大氣湍流簡要描述20
• 2.1.2 大氣折射率結(jié)構(gòu)常數(shù)模型20-22
• 2.1.3 大氣湍流功率譜模型22-23
• 2.2 廣義惠更斯-費涅爾原理23-25
• 2.3 光束傳輸特性的評價參數(shù)25-30
• 2.3.1 二階矩束寬25-26
• 2.3.2 光束漂移26
• 2.3.3 光強閃爍26-30
• 2.4 激光光束合成30-31
• 2.4.1 相干合成31
• 2.4.2 非相干合成31
• 2.5 矩陣光學(xué)31-32
• 2.6 小結(jié)32-33
• 第三章 高斯型陣列光束在湍流大氣中傳輸特性的數(shù)值模擬33-45
• 3.1 光束在湍流大氣中的傳播過程的數(shù)值模擬33-36
• 3.1.1 光傳輸理論33-34
• 3.1.2 數(shù)值模擬湍流大氣相位屏34-36
• 3.2 高斯光束在湍流大氣中光強分布的數(shù)值模擬36-39
• 3.3 陣列光束在湍流大氣中強度分布的數(shù)值模擬39-41
• 3.4 徑向分布陣列光束在湍流大氣中傳輸特性的數(shù)值模擬41-44
• 3.4.1 徑向分布陣列光束光強分布41-42
• 3.4.2 徑向分布高斯型陣列光束的漂移特性42-43
• 3.4.3 徑向分布陣列光束的閃爍特性43-44
• 3.5 本章小結(jié)44-45
• 第四章 隨機相位陣列光束產(chǎn)生部分相干光45-56
• 4.1 部分相干光基本理論45-46
• 4.2 基于相位調(diào)制的光纖陣列產(chǎn)生部分相干光46-49
• 4.2.1 光纖陣列產(chǎn)生部分相干光原理介紹46-48
• 4.2.2 部分相干光的相干性仿真計算48-49
• 4.3 光纖陣列通過ABCD光學(xué)系統(tǒng)的準(zhǔn)直擴束49-54
• 4.3.1 雙透鏡系統(tǒng)準(zhǔn)直擴束原理49-52
• 4.3.2 光纖陣列光束的準(zhǔn)直擴束52-54
• 4.4 本章小結(jié)54-56
• 第五章 隨機相位陣列光束在湍流大氣中傳輸特性56-70
• 5.1 隨機相位陣列光束在湍流大氣中傳輸?shù)墓鈴姺植?/span>56-61
• 5.1.1 湍流強度對隨機相位陣列光束光強分布的影響58-59
• 5.1.2 占空比對隨機相位陣列光束強度分布的影響59-60
• 5.1.3 隨機相位對陣列光束強度分布的影響60-61
• 5.2 隨機相位陣列光束在湍流大氣中傳輸?shù)墓馐鴶U展61-63
• 5.3 隨機相位陣列光束在湍流大氣中傳輸?shù)墓鈴娖鸱?/span>63-69
• 5.3.1 公式推導(dǎo)63-67
• 5.3.2 數(shù)值計算與分析67-69
• 5.4 本章小結(jié)69-70
• 第六章 總結(jié)和展望70-72
• 6.1 主要研究內(nèi)容和結(jié)論70-71
• 6.2 進一步研究方向與方法71-72
• 參考文獻72-76
• 致謝76-78
• 作者簡介78-79

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本文編號：255313