隨機(jī)相位陣列光束在湍流大氣中的傳輸特性

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1、；３腎．＊＇＞ｒｉ？巧姑謂我少專圍碩±學(xué)位論文胃．樂圓ｈＩ隨機(jī)相位陣列光束在締流大氣中的傳輸特巧作者姓名趙丹巧導(dǎo)教臟名、職疏韓番娥教授申請學(xué)位類別理學(xué)碩±ｌ學(xué)校代碼１０７０１學(xué)號(hào)１３０７１２２－５０１分類號(hào)０４３１密級(jí)公開西安電子科技大學(xué)碩±學(xué)位論文隨機(jī)相位陣列光束在渝流大氣中的傳輸特性？作者姓名；趙乃一級(jí)學(xué)科：物理學(xué)二級(jí)學(xué)科：光學(xué)學(xué)位類別：理學(xué)碩止指導(dǎo)教師姓名、職稱：韓香娥教授學(xué)院：物理與光化Ｘ程學(xué)院提交日期：２０１６年１ＪＪPropagationproperti

2、esofrandomphasearraybeamsinturbulentatmosphereAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinOpticsByZhaoDanSupervisor:HanXiang’eProfessorDecember2015西安電子科技大學(xué)學(xué)位論文獨(dú)創(chuàng)性（或創(chuàng)新性）聲明束承學(xué)校嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)和化良的科學(xué)道德，本人聲明所呈交的論文足巧個(gè)人化導(dǎo)師指甘Ｔ進(jìn)行的研究工作及取得的硏究成果。巧我所知，除了義中特別加標(biāo)注和致謝Ｌ中

3、所羅列的內(nèi)容Ｕ外，論文中不包含其他人ｄ經(jīng)發(fā)衷或撰寫過的研究成化也不包含；為獲得叫安電子科技火學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的巧位或證書而使用過的材料？。與我同工作的同事對(duì)本妍究所做的任何貢獻(xiàn)均己在論義中作了明確的說明并巧示了謝意。學(xué)位論文若有不實(shí)么處？，本人承擔(dān)切法律責(zé)任。－＇本人簽名：么日期：／卻誰／ｙ西安電子碑技大學(xué)關(guān)于論文使用授權(quán)的說明木人完全了解西女化子科技大學(xué)有關(guān)保留和使用學(xué)位論文的規(guī)叔即：硏％化化校攻躁學(xué)位期間論文工作的知識(shí)產(chǎn)權(quán)屬平西安化子科技大學(xué)。學(xué)校有權(quán)保窗送交論文的狂印件，允許査閱，、借關(guān)論文；學(xué)?？晒颊撐牡娜炕虿糠謨?nèi)容允許采化］影］巧、

4、縮印或其它巧制手段保存論文。同時(shí)本人保證，結(jié)合學(xué)位論義研充成巧完成的論文、發(fā)明專利等成果，署名單位為西女屯子科技大巧。保密的學(xué)位論文巧年解密后適用本授權(quán)書。＿＿本人簽ｆｉ：導(dǎo)師簽知—也斗．：啼ＩＩ朋：Ｎ朋作？＇作摘要摘要隨著激光雷達(dá)、大氣光通信等技術(shù)的發(fā)展，激光束在湍流大氣中的傳輸特性研究受到廣泛關(guān)注，尤其最近幾年，由單光束相干合成的陣列光束因其在湍流大氣中跟蹤、遙感以及遠(yuǎn)距離光通信的應(yīng)用價(jià)值而備受重視。目前，陣列光束傳輸特性的理論研究工作大多集中在假設(shè)各個(gè)光束的初始相位相同，而在實(shí)際工作中，各個(gè)子光束之間的隨機(jī)相位差直接影響光束合成效果，即對(duì)光束的強(qiáng)度分布以及

5、光束質(zhì)量產(chǎn)生的影響。所以與追求相位相同而獲得高功率激光不同，對(duì)各個(gè)支路加入主動(dòng)的隨機(jī)相位調(diào)制的光纖陣列合成，可以產(chǎn)生空間相干性可控的部分相干光，其在大氣傳輸中具有抑制湍流影響的特性。因此研究隨機(jī)相位陣列光束在湍流大氣中的傳輸特性具有重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。為了克服Kolmogorov湍流譜和Tatarskii湍流譜在原點(diǎn)有不可積的極點(diǎn)這一缺點(diǎn)，本文研究湍流大氣對(duì)光束傳輸?shù)挠绊憰r(shí)主要采用vonKarman譜模型。首先通過數(shù)值模擬vonKarman譜下的湍流大氣相位起伏，采用多層相位屏的方法，對(duì)大氣中不同排布方式的高斯型陣列光束的遠(yuǎn)場光斑進(jìn)行了數(shù)值模擬，并進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析。用數(shù)值模擬方法依次研

6、究了高斯型陣列光束在湍流大氣中的強(qiáng)度分布、光束漂移和光強(qiáng)閃爍特性。計(jì)算模型和結(jié)果為工程中實(shí)際應(yīng)用提供了參考。論文介紹了隨機(jī)相位光纖陣列產(chǎn)生部分相干光的原理。設(shè)計(jì)了一套望遠(yuǎn)鏡準(zhǔn)直擴(kuò)束系統(tǒng)，對(duì)產(chǎn)生的部分相干光進(jìn)行準(zhǔn)直擴(kuò)束，推導(dǎo)了光纖陣列光束通過ABCD系統(tǒng)傳輸?shù)墓鈴?qiáng)分布，并將準(zhǔn)直前后進(jìn)行比較，得到理想的效果。實(shí)際大氣密度隨距地面高度不同而變化，不同高度下大氣湍流強(qiáng)度不同，地空路徑下部分相干光在大氣湍流中傳輸特性研究需考慮光束斜程路徑影響。本論文根據(jù)廣義惠更斯-菲涅爾原理，理論上研究了具有隨機(jī)相位的激光束陣列在湍流大氣中的斜程傳輸特性。對(duì)隨機(jī)相位陣列光束的光束擴(kuò)展的進(jìn)行了研究，光束束寬在斜程傳輸路徑

7、上不僅與束腰半徑、湍流強(qiáng)度和傳輸距離有關(guān)，還與天頂角密切相關(guān)。最后對(duì)徑向分布隨機(jī)相位陣列光束的閃爍指數(shù)進(jìn)行了推導(dǎo)，分析討論了陣列光束的徑向半徑，光束個(gè)數(shù)對(duì)軸上和離軸閃爍指數(shù)的影響。關(guān)鍵詞：大氣湍流，隨機(jī)相位，陣列光束，部分相干光，激光傳輸特性IABSTRACTABSTRACTWiththedevelopmentoflaserradar,atmosphericopticalcommunication