隨著空間光通信和激光雷達(dá)的發(fā)展,湍流大氣中的激光傳輸與目標(biāo)散射特性在航空、目標(biāo)探測、激光測距、遙感等方面有重要的應(yīng)用。本文主要利用廣義惠更斯－菲涅爾原理,Kolmogorov折射譜模型及相位結(jié)構(gòu)函數(shù)的二次近似,研究部分相干激光波束通過湍流大氣的傳輸及目標(biāo)散射特性的二階統(tǒng)計特征。主要成果如下：1、根據(jù)廣義惠更斯-菲涅爾原理和部分相干光的交叉譜密度函數(shù),推導(dǎo)了湍流大氣中部分相干高斯-謝爾（GSM）波束的平均強(qiáng)度、光束展寬、桶中功率以及波束漂移表達(dá)式。數(shù)值分析了弱湍流大氣中陣列孔徑接收的孔徑平滑因子和強(qiáng)度方差,部分相干高斯-謝爾脈沖（GSMP）波束的平均光譜強(qiáng)度,以及窄帶脈沖的時間平均強(qiáng)度及時間展寬。2、基于廣義惠更斯－菲涅耳原理和相位擾動占優(yōu)假設(shè),在單程傳輸理論基礎(chǔ)上,推導(dǎo)湍流大氣中部分相干光入射完全漫反射目標(biāo),經(jīng)目標(biāo)散射后在接收平面的平均強(qiáng)度、協(xié)方差、時延協(xié)方差、功率譜密度及散斑尺寸表達(dá)式。考慮前向湍流和后向湍流的相關(guān)條件下,推導(dǎo)了GSM光束通過弱湍流大氣的后向散射強(qiáng)度離軸增強(qiáng)因子,研究了后向散射強(qiáng)度增強(qiáng)因子與波源相干長度、波長、目標(biāo)尺寸及湍流強(qiáng)度變化規(guī)律,并且可以退化為平面波和球面波情... 

【文章來源】：西安電子科技大學(xué)陜西省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：147 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１論文框架示意圖??１．４論文創(chuàng)新點??論文主要利用廣義惠更斯－菲涅爾原理、部分相干光的交叉譜密度函數(shù)結(jié)合粗??

ＣＴ，?＝０．００加，完全相干高斯（ＧＢ餅束和部分相干高斯－謝爾（ＧＳＭ）光束在端流和真??空中的歸一化光強(qiáng)如圖３．１所示。部分相干光的光強(qiáng)分布不集中，比完全相干光引??起的擴(kuò)展現(xiàn)象嚴(yán)重。部分相干光束在揣流中的光束擴(kuò)展和峰值相對自由空間傳播，??幾乎沒有變化；而完全相干光在縮流中的光強(qiáng)峰值遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于在自由空間的峰值。??說明部分相干光受端流的影響小于完全相干光。這與文獻(xiàn)［心］給出的結(jié)論一致，同??時隨著橫向距離增大，光強(qiáng)逐漸減弱。??１．〇１?７＼?１?０．０５＾???１???ｆｒｅｅ?ｓｐａｃｅ?／?＼??一一ｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅ?＼?ＷＧＢ?，?ｂｃｃ?ｓｐａｃｅ?（ｂ）?ＧＳＭ??０．８－?／?＼?？?ｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅ??／?＼?０．０４－??Ａ?ｓ：八??ｄ．ｄＬ?乂?Ｖ，?ｊ?／?＼??－０．４?－０．２?００?０－２?０．４?－０．４?－０．２?０．０?０．２?０．４??Ｐ（ｍ）?ｐ（ｍ）??（ａ）完全相干光?（ｂ）部分相千光??圖３．１完全相干光和部分相干光的歸一化光強(qiáng)分布??３０??

?１￣．￣￣＾?０．０－?■??０．００?０．０５?ｐ（ｍ）?〇？＂?化１５?０．００?０－０５?ｐ（ｍ）?０．１０?０－１５??圖３．３高斯－謝爾光束隨橫向距離的變化??圖３．２盈示在不同滿流強(qiáng)度下，光強(qiáng)隨傳播距離的變化情況。設(shè)有關(guān)參數(shù)：??義＝１．０６ｘｌ〇－６ｉｎ，?ｙ〇?＝?０．５ｍ，（Ｔｇ?＝０．００２町Ｗ。＝０．０１ｍ，從圖中得出：隨著傳播距間的增??力口，端流中的光強(qiáng)與自由空間中的光強(qiáng)差別變大，并趨于一定值，并且光強(qiáng)隨瑞??流強(qiáng)度的增加而變小，縮流越弱，光強(qiáng)受縮流的影響越小。圖３．３（ａ）實線代表端流??Ｇ＝ｌ（Ｔ＂ｍ－２＂，點星線代表自由空間�？桑卓闯龉庠吹目臻g相干寬度越小，光強(qiáng)??受端流的影響越小。當(dāng)〇■＜＝化０１ｍ時，光強(qiáng)在滿流和自由空間中沒有什么差別

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Scintillation of partially coherent Gaussian–Schell model beam propagation in slant atmospheric turbulence considering inner- and outer-scale effects[J]. 李亞清,吳振森,張元元,王明軍.  Chinese Physics B. 2014(07)
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[3]啁啾脈沖高斯光束在大氣湍流中的傳輸特性[J]. 曾祥梅,段作梁,常凌穎,張美志.  強(qiáng)激光與粒子束. 2013(09)
[4]部分空間和部分時間相干衍射高斯-謝爾模型脈沖光束在大氣湍流中的光譜移動和光譜開關(guān)[J]. 陳正武,付文羽.  紅外與激光工程. 2011(05)
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[8]斜程大氣湍流中漫射目標(biāo)的散射特性[J]. 韋宏艷,吳振森,彭輝.  物理學(xué)報. 2008(10)
[9]大氣湍流對部分相干厄米-高斯光束空間相干性的影響[J]. 陳曉文,湯明玥,季小玲.  物理學(xué)報. 2008(04)
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博士論文
[1]湍流大氣中激光波束目標(biāo)回波特性[D]. 王利國.西安電子科技大學(xué) 2014

碩士論文
[1]湍流對多色部分相干光總光強(qiáng)分布特性及光束擴(kuò)展的影響[D]. 鄭宇龍.四川師范大學(xué) 2011



本文編號：3531539