部分相干復(fù)宗量拉蓋爾-高斯光束通過湍流海洋傳輸特性的研究.pdf

1、激光通過湍流傳輸所造成的光束擴(kuò)展很大程度上限制了其在傳輸方面的應(yīng)用,湍流介質(zhì)主要包括大氣湍流(由溫度波動(dòng)導(dǎo)致的)和海洋湍流(由溫度和鹽度波動(dòng)共同引發(fā)的)。幾十年來,國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)光束在湍流大氣中的傳輸特性進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)上的研究,表明光束的強(qiáng)度分布、方均根束寬、偏振度、光譜相干度、相對(duì)角寬度、質(zhì)量傳輸因子等在傳輸?shù)倪^程中會(huì)受到湍流影響而發(fā)生改變,且完全相干光束比部分相干光束在傳輸時(shí)受湍流影響要大。近年來,隨著水下光學(xué)遙感、通信和成像技

2、術(shù)的發(fā)展,進(jìn)一步深入研究海洋傳輸顯得尤為迫切,綜合考慮溫度和鹽度波動(dòng)的海洋湍流模型的建立為研究海洋傳輸提供了新的方法,一些學(xué)者已經(jīng)利用該模型對(duì)某些光束在海洋中的傳輸行為進(jìn)行了研究。本文基于海洋湍流空間功率譜研究了不同光束參數(shù)和湍流參數(shù)對(duì)部分相干復(fù)宗量拉蓋爾-高斯光束通過海洋湍流的傳輸過程的影響,所得結(jié)果對(duì)水下激光跟蹤、遙感、光學(xué)通信及成像技術(shù)有一定的理論參考價(jià)值。論文主要工作如下:
　　(1)基于拓展的惠更斯-菲涅爾原理,結(jié)合海洋

3、湍流空間功率譜,理論推導(dǎo)了海洋湍流中部分相干復(fù)宗量拉蓋爾-高斯光束平均強(qiáng)度分布的解析表達(dá)式,并數(shù)值計(jì)算了相干長(zhǎng)度和海洋湍流參數(shù)對(duì)光束強(qiáng)度的影響。
　　(2)基于偏振相干統(tǒng)一理論和拓展的惠更斯-菲涅爾原理,對(duì)部分相干復(fù)宗量拉蓋爾-高斯光束在海洋湍流中傳輸?shù)钠穸群凸庾V相干度的理論表達(dá)式進(jìn)行了推導(dǎo),探討了不同初始偏振度、光束階數(shù)、y方向的橫向相干長(zhǎng)度、離軸點(diǎn)、傳輸距離、波長(zhǎng)及湍流參數(shù)對(duì)通過海洋湍流和自由空間傳輸?shù)墓馐穸燃肮庾V相干度