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.pdf

1、理論和實(shí)驗(yàn)研究已表明:大氣湍流會(huì)引起光束擴(kuò)展,并導(dǎo)致光束質(zhì)量下降。在實(shí)際中,激光束或多或少地要受到光闌的限制。另一方面,多色光束在大氣通訊、目標(biāo)照明等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用。實(shí)際激光束又存在部分相干的情況。因此,研究受光闌限制的多色部分相干光束通過湍流大氣的傳輸特性具有重要意義。本文以多色高斯-謝爾模型(GSM)光束為多色部分相干光束的典型例,基于廣義惠更斯-菲涅爾原理,研究了大氣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。本文研究的

2、主要內(nèi)容為:
　　 (1)分別采用Rytov相位結(jié)構(gòu)函數(shù)的二次近似和湍流強(qiáng)起伏模型,并利用將硬邊光闌窗口函數(shù)展開為復(fù)高斯函數(shù)疊加的方法,推導(dǎo)出了受光闌限制的多色GSM光束在大氣湍流中傳輸時(shí)總光強(qiáng)的表達(dá)式。利用數(shù)值計(jì)算方法詳細(xì)研究了湍流強(qiáng)度、光束參數(shù)對總光強(qiáng)分布的影響。研究表明,光束截?cái)鄥?shù)、光束相干參數(shù)和源光譜帶寬越小,大氣湍流對受光闌限制的多色GSM光束總光強(qiáng)的影響就越小。特別地,湍流對受光闌限制的多色GSM光束的影響比無光闌

3、限制時(shí)要小,并且,湍流對受光闌限制的多色GSM光束的影響比準(zhǔn)單色光束的影響要大。
　　 (2)分別采用Rytov相位結(jié)構(gòu)函數(shù)的二次近似和湍流強(qiáng)起伏模型,并利用將硬邊光闌窗口函數(shù)展開為復(fù)高斯函數(shù)疊加的方法,推導(dǎo)出了受光闌限制的多色GSM光束在大氣湍流中的二階矩束寬表達(dá)式。研究表明,傳輸距離越大,受光闌限制的多色GSM光束的二階距束寬越大。光束參數(shù)對受光闌限制的多色GSM光束在大氣湍流中傳輸時(shí)的光束擴(kuò)展的影響要比在自由空間中的影響小