本文關(guān)鍵詞：部分相干光束通過非Kolmogorov大氣湍流光束質(zhì)量的研究

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【摘要】：激光通過大氣湍流的光束質(zhì)量在激光通信、激光雷達(dá)、深空探測等方面的廣泛應(yīng)用,引起學(xué)者們的長期關(guān)注和研究。該研究工作可為空間光通信在實(shí)踐中的應(yīng)用提供實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)和理論模型。本文主要研究了激光束通過非柯爾莫哥洛夫(Kolmogorov)大氣湍流傳輸時(shí)的光束質(zhì)量,主要研究內(nèi)容如下:1.基于非Kolmogorov功率譜模型,利用廣義惠更斯-菲涅耳原理和維格納分布(WDF)的二階矩定義,推導(dǎo)出部分相干厄米高斯(H-G)光束在非Kolmogorov大氣湍流中光束傳輸因子的解析表達(dá)式,并用以研究了非Kolmogorov湍流參數(shù)和光束參數(shù)對部分相干H-G光束2M因子的影響。研究結(jié)果表明,部分相干H-G光束在非Kolmogorov大氣湍流中傳輸時(shí),傳輸距離z越小、湍流外尺度L0越小、湍流內(nèi)尺度l0越大、廣義結(jié)構(gòu)常量2~nC越小、空間相關(guān)長度0?越小、光束階數(shù)m和n越大,光束傳輸受非Kolmogorov大氣湍流影響越小,光束質(zhì)量越好。另外,在廣義指數(shù)參量α取3.11時(shí),光束質(zhì)量最差。2.推導(dǎo)出一階(拓?fù)浜蓴?shù)m=?1)高斯謝爾模型渦旋光束和非渦旋光束在非Kolmogorov大氣湍流中的K參數(shù)和斯特列爾比的解析表達(dá)式。根據(jù)K參數(shù)的表達(dá)式可得出,湍流外尺度和廣義結(jié)構(gòu)常量越大,湍流內(nèi)尺度越小,高斯謝爾模型渦旋光束的波形越尖銳,其中受廣義結(jié)構(gòu)常量的影響最明顯。另外,渦旋光束的K參數(shù)隨傳輸距離的增大而增大,而非渦旋光束的K參數(shù)始終保持不變,光束波形不受湍流影響。根據(jù)斯特列爾比的表達(dá)式可得出,湍流外尺度和廣義結(jié)構(gòu)常量越小,湍流內(nèi)尺度越大,斯特列爾比就越大,光束質(zhì)量就越好。另外,非渦旋光束比渦旋光束更容易受湍流影響。3.推導(dǎo)出高階高斯謝爾模型渦旋光束在非Kolmogorov大氣湍流中的傳輸因子和角擴(kuò)展的解析表達(dá)式。根據(jù)高斯謝爾模型渦旋光束的傳輸因子的表達(dá)式得出,湍流外尺度和廣義結(jié)構(gòu)常量越小,拓?fù)浜蓴?shù)和湍流內(nèi)尺度越大,光束傳輸受非Kolmogorov大氣湍流影響越小,光束質(zhì)量越好;當(dāng)廣義指數(shù)參量取3.11時(shí),光束質(zhì)量最差。根據(jù)高斯謝爾模型渦旋光束的角擴(kuò)展表達(dá)式得出,湍流外尺度和廣義結(jié)構(gòu)常量越小,拓?fù)浜蓴?shù)和湍流內(nèi)尺度越大,角擴(kuò)展就越小,光束傳輸受非Kolmogorov大氣湍流影響越小,光束質(zhì)量越好。
【學(xué)位授予單位】：太原科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：O357.5

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本文編號：1275281