大氣湍流中的激光傳輸數(shù)值模擬及其影響分析.pdf

1、分類(lèi)號(hào)密級(jí)UDC學(xué)位論文大氣湍流中的激光傳輸數(shù)值模擬及其影響分析（題名和副題名）徐光勇徐光勇（作者姓名）指導(dǎo)教師姓名吳健吳健教授博導(dǎo)電子電子科技大學(xué)科技大學(xué)成都成都（職務(wù)、職稱、學(xué)位、單位名稱及地址）申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別碩士碩士專業(yè)名稱光學(xué)光學(xué)論文提交日期2008.1論文答辯日期2008.3學(xué)位授予單位和日期電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)答辯委員會(huì)主席教授教授評(píng)閱人2008年1月13日注1注明《國(guó)際十進(jìn)分類(lèi)法UDC》的類(lèi)號(hào)摘要I摘要隨著激光和紅外技術(shù)

2、的不斷發(fā)展，激光的近地工程應(yīng)用越來(lái)越廣泛，但這些應(yīng)用都無(wú)疑要受到大氣湍流的影響，大氣湍流造成的光強(qiáng)起伏、光束漂移、光束擴(kuò)展、到達(dá)角起伏等效應(yīng)嚴(yán)重的制約激光在近地大氣中的應(yīng)用?，F(xiàn)有的成熟理論只適用于分析弱湍流情況下的各種影響，為了研究激光的近地應(yīng)用必須分析中等強(qiáng)度乃至強(qiáng)湍流中的光傳輸問(wèn)題，并提出研究對(duì)策。本論文正是基于這種思想作了如下研究：1.介紹了大氣湍流的形成和其對(duì)光傳輸作用的基本機(jī)理，分析了大氣湍流造成的光強(qiáng)起伏、光束漂移、光束擴(kuò)展

3、、到達(dá)角起伏等效應(yīng)理論解析值的計(jì)算方法，其中關(guān)于光強(qiáng)起伏方面的計(jì)算方法已經(jīng)可以適用到從弱湍流到中等湍流甚至強(qiáng)湍流范圍，對(duì)激光在大氣中的應(yīng)用提供了一定的指導(dǎo)作用。2.在Matlab軟件環(huán)境下，利用相位屏理論數(shù)值模擬激光在大氣湍流中的傳播，得到高斯光束經(jīng)過(guò)大氣湍流之后的光場(chǎng)分布情況。利用相位屏的方法來(lái)數(shù)值模擬光束在大氣湍流中的傳輸，是近幾年來(lái)對(duì)湍流研究的一個(gè)熱點(diǎn)，特別是對(duì)強(qiáng)湍流的研究更顯有效。論文所采用的“FFT譜反演法”來(lái)數(shù)值模擬大氣湍流

4、造成的附加相位畸變，方法簡(jiǎn)單、計(jì)算速度快。由于激光近地應(yīng)用中采用的光束絕大部分都是基模高斯光束，所以本文主要是對(duì)基模高斯光束在大氣湍流中的傳輸過(guò)程進(jìn)行模擬，這也使我們的數(shù)值模擬過(guò)程更接近事實(shí)，同時(shí)得到的各種統(tǒng)計(jì)結(jié)果也更加有實(shí)用的參考價(jià)值。對(duì)模擬結(jié)果的大量分析可以看出，模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)觀察到的現(xiàn)象及其統(tǒng)計(jì)結(jié)果有很好地吻合。同時(shí)為了檢驗(yàn)?zāi)M結(jié)果，我們還對(duì)激光大氣湍流傳輸進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。3.結(jié)合實(shí)際應(yīng)用的要求，提出了利用多光束傳輸克服大氣湍流效