分享到:

湍流大气中激光传输波前扭曲规律研究

湍流大气折射率的随机起伏干扰并导致传输光波的波前和振幅的随机起伏,从而产生一系列严重影响传输光束的光束质量和工作在大气环境下诸如激光雷达、激光通信等光学系统性能的湍流效应,而描述大气湍流的折射率起伏的模型是许多湍流效应解析理论建立和实验数据分析的基础。本文首先在湍流大气对传播光波的调制为大尺度湍涡形成的光束随机抖动对小尺度湍涡散射产生的光强起伏的乘性再调制、大尺度湍涡与小尺度湍涡相互统计独立地调制传输光波和aytov展开近似方法在双尺调制模型下直至强起伏大气区依然成立的三个近似假定基础上,建立了包含大气湍流内、外尺度效应的简化折射率谱密度函数。基于此湍谱,我们研究了湍流内、外尺度对大气中传播相干和高斯谢尔光束大气光闪烁孔径平滑作用,指出大气湍涡内外尺度、检测孔径尺度和光源波长都是影响闪烁孔径平滑的重要因素。同时指出,在弱湍流起伏环境下,湍流外尺度降低了高斯谢尔束的闪烁孔径平滑作用。分析了有限湍流内、外尺度对湍流大气中成像系统光学  (本文共112页) 本文目录 | 阅读全文>>

《激光杂志》2004年05期
激光杂志

湍流大气中高斯光束波前刃位错

1 引言由于大气的干扰 ,通过湍流大气传输的光波会因湍流干扰产生波前畸变和振幅起伏 (光强闪烁 )等效应 ,这些效应严重影响传输光束的质量。为此人们对大气湍流造成的光波相位起伏效应的纠正作了大量的研究 ,其中 ,自适应光学技术是纠正湍流大气引起光波相位起伏的有效方法之一。然而 ,研究发现在自适应补偿技术的波前探测中 ,存在着所谓的“光学相位间歇”现象〔1-5〕,由于“光学相位间歇”的存在使得波前相位无法精确确定 ,从而导致自适应系统的畸变波纠正效率受到较大的限制。所以研究“光学相位间歇”形成规律和克服“光学相位间歇”效应是自适应补偿技术发展中必须解决的问题。自从英国学者J.F .Nye等〔1〕提出波前位错的概念以来 ,关于波前位错 (相位间歇 )问题的研究已有大量研究成果报道〔5〕,其中Fried等〔2 ,3〕首先从理论上研究了湍流大气中传播光波的位相间歇形成问题。然而 ,由于大气湍流本身的基本机制尚不清楚 ,目前对于光学相位间...  (本文共3页) 阅读全文>>

《光子学报》2005年12期
光子学报

湍流大气中高斯谢尔光束的波前位错

0引言通过湍流大气传输的光波会因湍流干扰而产生光强闪烁[1]、孔径平滑[2]和到达角起伏[3]等一系列传输效应,这些效应严重影响光学系统性能和传输光束的质量.为此人们对因大气湍流而产生的光波相位起伏效应的纠正作了大量的研究,其中,自适应光学技术是纠正湍流大气引起光波相位起伏的有效方法之一.然而,由于“光学波前位错”的存在[4~7]使得波阵面相位无法精确确定,从而导致自适应系统的畸变波纠正效率受到较大的限制.所以克服自适应光学系统的“光学波前位错”效应是自适应补偿技术发展中必须解决的问题.奇异光学(singularoptics)是研究光波位相奇异性效应的现代物理光学的新分支.自从英国学者J.F.Nye等[4]提出波前位错的概念以来,已有大量研究报道[7],其中Fried等[4,5]从理论上研究了光波在湍流大气中传播时位相间歇(波前位错)的形成问题.然而,由于大气湍流本身的基本机制尚不清楚,目前对于光波在湍流大气中传播时出现的光学波...  (本文共4页) 阅读全文>>

《激光杂志》2006年02期
激光杂志

湍流大气中高斯谢尔光束波前长期线刃位错

1引言由于大气的干扰,通过湍流大气传输的光波会因湍流干扰产生波前畸变和振幅起伏(光强闪烁)等效应,这些效应严重影响传输光束的质量。自适应光学技术是纠正湍流大气引起光波相位起伏的有效方法之一。然而,实验与理论研究发现在自适应补偿技术的波前探测中,存在着所谓的“光学波前位错(光学相位间歇)”现象〔1-5〕,此现象限制了自适应系统的畸变波纠正效率。所以研究“光学波前位错”的形成规律和克服“光学波前位错”效应是自适应补偿技术发展中必须解决的问题。自从英国学者J.F.Nye等〔1〕提出波前位错的概念以来,关于波前位错问题的研究已有大量研究成果报道〔5〕,其中包括Fried等〔2,3〕从理论上研究了湍流大气中传播光波的位相间歇形成问题,湍流大气中高斯光束波前线刃位错〔6〕等。然而,对于部分相干光束在大气湍流中传输过程中波前位错的演变规律等问题的研究很少,但是现有研究表明,空间部分相干的高斯谢尔光束受大气湍流的影响程度小于相干光束,因此研究空...  (本文共2页) 阅读全文>>

《光学技术》2008年06期
光学技术

湍流大气成像系统长曝光传递函数的研究

1引言通常,工作于大气环境的成像系统因受到湍流大气的干扰,成像性能不仅由成像系统的光学设计和系统光学质量决定,且受大气湍流的限制。人们对工作于湍流环境中的大气光学系统的成像性能进行了大量的研究[’一3〕。光学传递函数是评价光学系统成像性能的重要特征函数,它从频域出发,反映光学成像系统对物空间频率含量的复现本领。为此,对湍流大气成像系统长曝光传递函数的研究是一项非常有意义的工作,它可以用实验和理论分析的方法来实现,同时数值模拟也是一种有效的手段。本文采用傅里叶变换法对在Kolm呢orov谱大气湍流下望远镜的长曝光成像进行了模拟。根据大气湍流的功率谱密度函数可得到模拟的光学波前,即用数值模拟方法模拟大气湍流畸变相位屏。通过相位屏和望远镜光瞳函数的数学变换可以得到点目标短曝光图像,对多帧短曝光图像取平均可得到长曝光图像,对图像进行傅里叶变换可得到在此情况下的长曝光传递函数。以空间卫星目标作为点目标的假设,提出了一种湍流大气成像系统长曝...  (本文共3页) 阅读全文>>

《科学通报》1993年07期
科学通报

湍流大气中相干光照明传象系统的信息量

和0(Pl),求得RZ。:时,Ndof~(ZR,。t/几乙),。求得相干平面波照明下系统象的信噪比为sNR二(4a乙犷‘,a是对数振幅闪烁方差.基于上面分析我们得到弱湍流大气中相干平面波照明系统象的信息量为 弓.生 rL 2 g 0 ﹄..1、卫、fJ 大气湍流对光学传象系统成象质量的影响是人们当前十分感兴趣的课题.本文综合考虑大气湍流对传象系统所传图象的的信息自由度Ndof和图象信噪比(sNR)的影响,用象的光学信息量N~Nd。,1092(l十SNR)全面分析了湍流大气对系统成象质量的影响. 处于湍流大气中的透镜系统的瞬时物o(p、)与象I(八)的关系为 ,(。2)一(、,,o(。,),(,2,。;),(l)N~万(’“!RZ““刃L又ZRZa。/又L)名,(,2,。:)一、一{_‘衬...  (本文共1页) 阅读全文>>