【摘要】：部分相干光盡管相干性較低,但其具有的獨(dú)特光學(xué)性質(zhì)在眾多領(lǐng)域中表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢(shì),如,慣性約束核聚變、激光通信等。傳統(tǒng)部分相干光的關(guān)聯(lián)函數(shù)局限于高斯分布的形式,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和生產(chǎn)生活的需要,人們對(duì)部分相干光的性能提出了更高的要求。近期的研究發(fā)現(xiàn)了構(gòu)建物理上可實(shí)現(xiàn)的部分相干光的關(guān)聯(lián)函數(shù)的方法,并將其推廣到隨機(jī)電磁場(chǎng),即數(shù)學(xué)上只要滿足特定的條件,便可構(gòu)建多樣化的特殊關(guān)聯(lián)函數(shù)。利用該方法,大量的特殊關(guān)聯(lián)空間結(jié)構(gòu)分布的新型光束相繼被提出,并通過空間光調(diào)制器在實(shí)驗(yàn)上得到證實(shí),與之相關(guān)的研究工作也陸續(xù)展開。研究發(fā)現(xiàn),這些新型光束呈現(xiàn)出有趣又新穎的光物理現(xiàn)象和效應(yīng),如,自聚焦效應(yīng)、自整形效應(yīng)、遠(yuǎn)場(chǎng)平頂光譜密度分布和環(huán)狀光譜密度分布等,這都有助于光通信、光學(xué)微粒捕獲、高分辨率成像等領(lǐng)域的創(chuàng)新和發(fā)展。另一方面,光束傳輸一直以來都是重要的科學(xué)研究課題,對(duì)其進(jìn)行研究,為我們深入理解傳輸過程中光現(xiàn)象以及光與物質(zhì)的相互作用奠定理論基礎(chǔ),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)光場(chǎng)的有效調(diào)控和利用。隨著海洋光通信、傳感和光學(xué)成像等領(lǐng)域的興起,深入細(xì)致研究光束通過海水介質(zhì)的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)具有重要的作用�；诖�,本論文分別對(duì)矢量域的像散電磁多高斯謝爾模(EM MGSM)光束和標(biāo)量域的方形分?jǐn)?shù)多高斯謝爾模(FMGSM)光束通過海水介質(zhì)的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)進(jìn)行了細(xì)致深入的研究,討論并分析這兩種光束光學(xué)統(tǒng)計(jì)特性在不同光源參數(shù)和海洋湍流參數(shù)下的傳輸演化行為。本論文共分為四章,具體章節(jié)安排如下:第一章是緒論部分。首先,分別從部分相干光和部分相干電磁光束、特殊關(guān)聯(lián)的部分相干光束、海洋湍流傳輸三個(gè)方面介紹了本論文的研究背景和目前國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r,進(jìn)而指出本論文的研究目的及意義。隨后,介紹了本論文中主要用到的理論基礎(chǔ)和研究方法,即,交叉譜密度函數(shù)和交叉譜密度矩陣、廣義的惠更斯-菲涅爾原理和海洋湍流能譜。第二章推導(dǎo)得出了通過海洋湍流介質(zhì)的像散EM MGSM光束的交叉譜密度矩陣元的解析表達(dá)式,進(jìn)而分析了傳輸過程中該光束光學(xué)統(tǒng)計(jì)特性的演化,重點(diǎn)研究了像散系數(shù)對(duì)光譜密度及光譜偏振度在傳輸過程中的影響。研究發(fā)現(xiàn),通過海洋湍流后EM MGSM光束在近場(chǎng)中光譜密度分布的圓均勻性由于像散的影響而受到破壞,同時(shí),像散也破壞了該光束通過自由空間遠(yuǎn)場(chǎng)呈現(xiàn)的奇特的平頂分布現(xiàn)象。此外,像散和海洋湍流參數(shù)都會(huì)不同程度地影響光譜偏振度。第三章探究了方形FMGSM光束通過海水介質(zhì)的傳輸性質(zhì)。根據(jù)數(shù)學(xué)積分運(yùn)算,推導(dǎo)出方形FMGSM光束通過海水介質(zhì)在觀察面的交叉譜密度函數(shù)的表達(dá)式,討論分析了該光束的光譜密度及光譜相干度的變化情況。研究發(fā)現(xiàn),通過自由空間或是湍流作用較弱的海洋時(shí),方形FMGSM光束的光譜密度在遠(yuǎn)場(chǎng)展現(xiàn)出方形聚焦分布,而在強(qiáng)湍流或是足夠遠(yuǎn)的傳輸平面,該光束的方形聚焦分布逐漸被破壞,直到最后變?yōu)楦咚範(fàn)�。而�?光源參數(shù),即相干長度的取值變小,使得該光束的光譜密度在遠(yuǎn)場(chǎng)的方形分布愈加清晰。此外,傳輸中光譜密度和光譜相干度都或多或少地受到各項(xiàng)湍流參數(shù)的影響,且強(qiáng)湍流總是會(huì)導(dǎo)致這兩種統(tǒng)計(jì)特性的值變小。第四章歸納概括本論文的主要結(jié)論及創(chuàng)新點(diǎn),提出接下來的研究計(jì)劃。
【圖文】：

，洋湍流相關(guān)參數(shù)取如下值（特殊取值將在圖中說明）：／ｌ邋＝邋６２８ｎｍ，次＝１．５次＝１逡逑ｘ邐？邋ｙ邋？逡逑｜／？ｉｔ｜邋＝邋０．２邋ｏｒ邋＝邋５ｍｍ邐＝邋２．５ｍｍ邋；７邋＝邋１０＂３ｍ邋Ｓｘｙ＝邋４．５ｍｍ邋ｘｒ邋－邋ｌ0￣８Ｋ２ｓ＾逡逑？邋＊邋＞逡逑＾邋＝邋１０＂７ｍＶ３邋ｆ邋＝邋－２．５邋Ｍ邋＝邋５。逡逑

邐（ｂ）邐ｙ（ｍ）逡逑圖２－２與圖２－１相應(yīng)的光譜密度沿ｘ軸和軸的分布。逡逑圖２－１與圖２－２清楚地展示了像散對(duì)于ＥＭ邋ＭＧＳＭ光束的光譜密度在海洋逡逑湍流中傳輸?shù)挠绊�。正如我們從圖２－１中看到的，像散極大地破壞了該光束光譜逡逑密度分布的圓均勻性。在沒有像散時(shí)，光譜密度在橫截面上的分布是均R不紛村義系�，而地愭灾O襠⑹保餛酌芏鵲姆植既幢湮衷不紛�，窍佉d⑾凳齟笫保皺義顯部雌鵠礎(chǔ)霸獎(jiǎng)狻�。这一现象也可亦y宄卮油跡玻倉泄鄄斕健Ｍ跡玻裁枋齙氖竅皴義仙ⅲ牛停停牽櫻凸饈諍Ｑ笸牧髦校澹藉澹常ǎ淼暮嶠孛嬪戲直鷦冢岷蛻僦嶸瞎餛酌苠義隙人嫦襠⑾凳姆植記榭��？梢鑰闖觶餛酌芏仍冢岷停局嶸纖嫦襠⑾凳謀溴義匣榭鍪遣煌�，，弦d⑾凳≈翟醬�，桂Q酌芏仍冢販較蛞仍冢較蚶┥⒌迷藉義顯叮饈撓行Э磯仍嬌懟ｅ義希停藉澹卞危誨義

本文編號(hào)：2682449