《湍流中的激光传输的特性分析》2300字

湍流中的激光传输的特性分析研究激光的传输问题是非常有必要的，因为在湍流中激光的传输时会发散射导致各种特性随着改变，使激光的相干性好的有点发生变化，所以研究激光在散射接种的传输特性是非常有必要且有意义的。Fig.1是激光在经过大层后的传输图。因为湍流中而产生影响，导致折射率的变化，而后不在是个固定的常数，折射率的变化量很小，因此广场的传输方程可以简化成为∇2E(r;ω)+K2(r;ωK=2π/λ=ω/c，λ是波长，如Fig.1所示，激光光束在湍流大气中的传输过程中，广场呈现类光束形态。这种广场从z=0平面已类光束的形式射入z>0的半空间。r=（ρ，z）是z>0空间中某一点的位置矢量，ρ是二维横向矢量。在z=0平面的光为E（0）（E（ρ，z，ω）=−ikexp(ikz)2πz∬E0（ρ’；0；ω） (2)上式的微分是相对于光源所在的整个区域，因为激光在大气湍流中的传输导致折射率的变化这时相位差也会随之改变，产生出一个附加的相位差ψ，我们需要得到折射率平均值，因为折射率不断的变化，这时就要用到统计的方法得到平均的折射率，W(ρ1,ρ2{exp[ψ∗(ρ1,ρ,1,z,ω)+ψ(ρ2式中W(ρ,1，ρ,2；ω）=W(ρ1,ρ2,z;ω)是z=0平面光场的交叉谱密度矢量，W(ρ1,ρ2,z;ω)=E∗（ρ1，z，ω）E（ρ2，z，ω）是观察平面（z平面）光场的交叉谱密度矢量。由（３）式可见，观察的平面和入射平面的之间关系显而易见。入射光平面的光场W（0）（ρ1’，ρ2'，ωexp[−(ρ1'−ρ2'non-Kolmogorov分布，当我们使用的模型不一样的时候，对于激光束的传播是有不同的影响的，当激光不同的激光光束在大气湍流中的传播的时候，湍流对于不用的激光束的影响也是不一样的，入射光场[即W(0（ρ1’，ρ2'，ω）]不一样的时候也会影响出射光场的布局。在湍流大气中的光场光束的光斑会变，其变化是随着传输距离的改变而改变的，当传输距离变大的时候光斑也随着变大，光斑的改变会影响光场的其他参数，例如,SalemREF_Ref16787\r\h[9]在研究单色部分相干光场经过KolmogorovREF_Ref18044\r\h[10]分布的湍流大气的传输特性时,发现偏振度发生变化。Korotkovanm研究了随机电碟光束经过各向异性湍流大气的传输。结论表明，当激光在湍流大气中传播的时候，是光场的偏振度和之前的不一致，这是因为偏振度发生了改变，其改变的原因有很多种因素影响，例如大气湍流的分布、强度以及入射光有关，发现了其中的规律，当光在传输的时候，光谱的变化即与传输的距离有关还与入射光的参数有关，也和大气湍流的强度有着关系。Kolmogorov之后还计算了随机电磁光束在non-Kolmogorov分布的湍流大气中的传输特性,这种情况下光谱也发生改变湍流的存在，使激光在传输过程中发生闪烁，这种效应，对光通讯、成像的干扰较大。这种闪烁可以简称为闪烁因子，在经过湍流大气之后，激光到达空间中的某一点(x,y,z)，此点的闪烁因子表示为：m2(x,y,z)=在实际应用中通常用一个接收面收到的光功率求出接收孔径的平均闪烁因子。其定义为ma2(z式中P(z)=在激光经过大气湍流后，激光的光强发生改变，接收器显示光强的变化出现下降和上升的趋势，其中上升和下降的趋势越大，他的闪烁因子就会随之变大，这种情况会导致激光的在大气湍流传输过后出现错误。所以，对于激光束的选择是很重要的，如果挑选合适的激光光束，可以降低湍流对激光光束的影响，进而也会降低闪烁因子，如何得到很小的闪烁因子是一项重要的研究工作，此外LiuREF_Ref19383\r\h[11]等还研究了椭圆涡旋光束在湍流大气中的传输，找到合适的光束，闪烁因子是可以因为光束的不同而减少的。我们要是解决激光在散射介质中传播的问题，有一种较为简单方法就会忽略光的波动特征，只是把电场的强度计算在内。这里只考虑单色光入射到具有稳态的散射介质。光的强度只取决于传播距离s和发射辐射θ的方向,在稳态辐射的条件下，光强输运方建立了强度I（r，u）随一个小长度dsREF_Ref19981\r\h[12]传播的变化，即dI(r,u)ds式中σsls式中给出两个散射体之间的平均路径长度。两个散射体之间的平均距离用3n−nσexnσexJ(r,u)是一个增益项，J(r,u)是源函数，它描述从另一个方向向u方向散射的辐射REF_Ref19981\r\h[12]。为了简单方便，忽略这一项的影响。对于单方向u0I(图3.西门杏林湾水库的景色在(a)晴朗和(b)多雾的天气图4(a)非形状激光通过散射介质的传输;(b)波前