發(fā)布時(shí)間：2021-01-04 14:07

　　海洋湍流是影響激光在海水介質(zhì)中傳輸?shù)闹匾蛩刂弧ｋS著水下雷達(dá)探測、水下激光傳輸、水下通信等技術(shù)的興起,海洋湍流中激光傳輸特性的研究十分重要。為了方便水下激光傳輸特性的研究,海洋湍流模型的建立是必不可少的。論文研究海洋湍流隨機(jī)相位屏模型以及在該模型下的軌道角動(dòng)量光束的傳輸特性。主要工作如下:首先,參考大氣湍流隨機(jī)相位屏模型的構(gòu)造方法,使用功率譜反演法,給出海洋湍流隨機(jī)相位屏模型的數(shù)學(xué)表達(dá)式。結(jié)合海洋湍流相位結(jié)構(gòu)函數(shù)以及軌道角動(dòng)量（orbital angular momentum,OAM）光束的傳輸特性（探測概率）對(duì)所構(gòu)建的海洋湍流隨機(jī)相位屏模型進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果表明所構(gòu)建模型相位結(jié)構(gòu)函數(shù)在高頻部分與理論值相符,OAM探測概率與參考文獻(xiàn)給出的理論值相吻合,驗(yàn)證了所提模型的有效性。在此基礎(chǔ)上,針對(duì)功率譜反演法低頻成分缺失問題,通過疊加低頻次諧波的方法改善相位屏的統(tǒng)計(jì)特性。結(jié)果表明,疊加4級(jí)低頻次諧波,相位屏的相位結(jié)構(gòu)函數(shù)和理論值會(huì)基本符合。其次,光束的軌道角動(dòng)量態(tài)作為一種新型自由度,將其應(yīng)用在光通信中,將會(huì)極大地提高信息傳輸速率。因此,研究OAM光束在海水介質(zhì)中的傳輸特性對(duì)水下OAM復(fù)用通信具... 

【文章來源】：南京郵電大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：54 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

軌道角動(dòng)量光束場強(qiáng)相位圖

由于 OAM 光束的拓?fù)浜芍道碚撋峡扇o窮，并且不同拓?fù)浜傻墓饨�，基于這一特性，將其運(yùn)用到通信中，就成為一種可復(fù)用的模式。近年來，束優(yōu)異特性逐漸被發(fā)現(xiàn)，許多圍繞軌道角動(dòng)量的研究相繼展開，包括軌道角動(dòng)復(fù)用通信、分離方案、自由空間傳輸方案等等[36-39]。道角動(dòng)量光束分類 OAM 光束的方法有許多種，例如幾何光學(xué)法，模式變換法，計(jì)算全息法等。式有多種，下面介紹三種常見的 OAM 光束，拉蓋爾高斯光（LG）、貝塞爾高斯（光（Airy Beam）。高斯光爾高斯光是實(shí)驗(yàn)室中常用的 OAM 光束，產(chǎn)生方法簡易，可由高斯光經(jīng)過相位掩圖 2.2 是拉蓋爾高斯光產(chǎn)生與檢測的示意圖。

圖 2.3 LG 光場強(qiáng)與相位圖蓋爾高斯光具有正交歸一性，所以拉蓋爾高斯光的線性組合可以用來表示束的表光場達(dá)式。LG 模式光束不僅僅廣泛應(yīng)用于光復(fù)用通信，同時(shí)也作為用于精確操作和微觀粒子控制。高斯光，美國羅切斯大學(xué) J.Durnin 教授首次提出貝塞爾光束并在環(huán)縫實(shí)驗(yàn)裝置上光束。在柱坐標(biāo)系下，理想的 BG 光的場強(qiáng)數(shù)學(xué)表達(dá)式為E( r,,z)J(kr)exp(ilikz)lrz 強(qiáng)平面上一點(diǎn)到光軸的距離， 為方位角坐標(biāo)，z 為傳輸距離，rk 為徑向波矢分量，l為拓?fù)浜桑?( )lJ 表示第一類l階 Bessel 多項(xiàng)式。根據(jù) Bessel 多項(xiàng)想情況下的 BG 光束具有無窮大的能量，并且它具有無衍射的特性，即在生擴(kuò)散現(xiàn)象，在傳播過程中如果遇到障礙物能夠自我恢復(fù)（自愈性）等特

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：2956896