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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>>

《激光与红外》2017年09期
激光与红外

相位屏法研究湍流大气对干涉图样的影响

1引言激光主动干涉探测技术具有抗背景光干扰性强、回波信息丰富的特点,是激光主动探测技术在未来的一个重要发展方向。因此,课题组提出了一种利用相干合成线阵高斯光束扫描识别漫反射背景中的光学目标的新方法,利用光学目标和漫反射目标对组合光束反射特性的差异,能够从复杂漫反射背景中快速识别出光学目标[1]。然而,湍流大气是影响激光主动干涉探测作用距离的最主要因素,湍流大气对在其中传输激光的闪烁、漂移、展宽等效应都会影响激光传输相干性,进而影响目标处的干涉场分布,因此如何消除湍流大气对激光主动干涉探测的不利影响,可以获得更多的目标特征信息,是值得研究的课题。光波在湍流介质中传播的研究方法可以概括为两类:理论研究的解析方法[2-5]和数值模拟研究方法[6-9]。解析方法在弱起伏和强起伏时可以通过引入某种微扰近似获得较好的结果,但对于中等强度起伏的情况,至今依然没有很好的解析处理方法。因此,文中采用数值仿真的方法模拟湍流介质中的相干高斯光束的传输...  (本文共6页) 阅读全文>>

《科学通报》1988年10期
科学通报

激光大气闪烁概率分布

一、物理模式 根据Dashentl]波在随机介质中传输时的多路Fermot路径模式,在湍流大气中传输的光束在接收面上某点的光场可假设为由通过不同Fermat路径传输的散射分t的组合,其可用两个总分量的相干叠加表示131: U(t)~。“[A ole“,+R(t)。‘价(,,],(l)这里。是光波频率,括号内Aoie(‘,表示光束中未被散射的常振幅分最,R(t》了脚,为各散射通道的光波随机分量(即由大量离散散射体散射的随机分量)之和,即又(t)。““,一艺r,(t)e“,“,,(2)这里级数的第一项代表了单次散射,第二项代表二次散射等.所以,多次散射由N1表征.设各振幅{粉}和相位{街}之间是统计独立的川.且0.(3)这里10(·)是零阶第一类变形贝塞尔函数,参量b是光场散射分最的平均强度:b一也即平均光强0.(4) Nakagami在分析无线电电波传输的统计特性时曾指出Rice一Nakagam:分布可以由等价的M分布来近似,后来...  (本文共4页) 阅读全文>>

《中国激光》1989年06期
中国激光

湍流大气中激光强度的起伏分布

一、引言 当相千光束在晴朗大气层中传播时,遭受着大气湍流随机波动的影响,这是对激光大气传输系统性能的最严格的限制。对描述激光大气传输光强起伏或闪烁统计分布规律的理论模式,巳进行了广泛的理论和实验研究,其中对数正态模型是最普浪采用的闪烁概率模式山。但实验结果表明它只能应用于弱湍流起伏条件下的光传输。近年来,已唯象地建立多种能描述强湍起伏区域光强起伏概率分布规律的模式)sJ,并且其中某些模式的理论值与实验值符合较好。 文献〔6〕中我们在考虑湍流大气的小尺度湍涡的光散射和大尺度湍涡的光束抖动的效应下,唯象地导出了与实验结果符合很好的闪烁概率丑(a)分布模式,本文将对此问题作更深入的讨论。 二、光强闪烁概率分布模型 大里激光大气传枪的实验和理论研究表明,实一吕74-际湍流大气中存在着对传输光束产生不同效应的不同尺度的湍涡。所以,光学仪器所检测到的湍流导‘致的光束强度起伏是湍流散射和湍流导致的光束抖动的综合效应的反映。所以完整地描述光强闪...  (本文共3页) 阅读全文>>

中国科学技术大学
中国科学技术大学

湍流大气中折返路径激光传输实验与仿真研究

湍流大气中折返路径激光传输实验与仿真研究对了解和掌握以光学湍流强度的时空分布以及特征尺度为表征的空间结构特征,并获得对光波大气传输湍流效应的定性和定量的描述十分有必要,同时该研究在激光雷达探测、制导、对抗等领域具有重要的学术意义和广泛的应用价值。本文主要采用红光激光器、3M微晶棱镜阵列反光膜和长焦高速CCD构建的折返路径激光成像探测系统,进行典型天气条件下湍流大气中1km传输路径上的激光光斑回波成像探测实验,并配备激光闪烁仪和大气相干长度仪实时监测湍流参数。对激光大气传输中的若干基本问题分别进行了初步探讨:直观分析了激光回波光斑图像强度分布,比较了在不同湍流强度下折返路径激光光斑形态差异;利用一定时间段内的光斑图像分析了光斑强度概率密度分布;进一步研究了湍流效应下接收孔径内闪烁指数随接收孔径与接收位置的变化关系;同时将依据该闪烁指数推算出的湍流折射率结构常数与实时监测数据进行比对分析,利用该方法所得的湍流折射率结构常数与激光闪烁...  (本文共76页) 本文目录 | 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>>