【摘要】：為了研究渦旋光束在湍流大氣中的傳輸特性,根據(jù)廣義的惠更斯-菲涅耳原理,采用基于快速傅里葉變換的功率譜反演法,對貝塞爾-高斯光束在大氣湍流中的傳輸過程進行了理論分析和數(shù)值仿真;采用次諧波補償法產(chǎn)生隨機相位屏來模擬大氣湍流,解決了大氣湍流模擬時存在低頻成分不足的問題。結果表明,除了湍流強度外,傳輸距離、拓撲荷數(shù)、激光波長等也成為影響貝塞爾-高斯渦旋光束質(zhì)量的主要因素;湍流越強,光束的環(huán)形光強越弱,相位畸變越嚴重,光強起伏越明顯,且逐漸退化為普通高斯光束;隨著傳輸距離的增加,渦旋光束擴散現(xiàn)象明顯,最終退化為普通高斯光束;波長越長,則渦旋光束抑制湍流能力越強,環(huán)形光強越強,相位畸變程度會得到逐步改善;拓撲荷數(shù)越小,渦旋光束會最先退化為普通高斯光束,相位畸變程度越弱。該結果對于研究渦旋光束在自由空間光通信中的傳輸是有幫助的。
[Abstract]:Based on the generalized Huygens-Fresnel principle, the power spectrum inversion method based on fast Fourier transform is used to study the propagation characteristics of vortex beams in turbulent atmosphere. The propagation process of Bessel-Gaussian beam in atmospheric turbulence is theoretically analyzed and numerically simulated, and the random phase screen generated by subharmonic compensation method is used to simulate atmospheric turbulence. The problem of low frequency components in atmospheric turbulence simulation is solved. The results show that in addition to turbulence intensity, propagation distance, topological charge number and laser wavelength are also the main factors affecting the quality of Bezier-Gaussian vortex beam, the stronger the turbulence is, the weaker the ring intensity of the beam is and the more serious the phase distortion is. With the increase of propagation distance, the diffusion of vortex beam becomes obvious and eventually degenerates to ordinary Gao Si beam. The longer the wavelength is, the stronger the inhibition ability of vortex beam is. The stronger the ring intensity is, the better the phase distortion will be, and the smaller the topological charge, the more the vortex beam will degenerate to the ordinary Gao Si beam, and the weaker the phase distortion will be. The results are helpful for studying the propagation of vortex beams in free space optical communication.
【作者單位】： 西安電子科技大學通信工程學院;西安電子科技大學物理與光電工程學院;
【分類號】：TN929.12

【參考文獻】

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本文編號：2180326