球差和光束空间相干性对激光从太空轨道到地面大气传输自聚焦效应的影响

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1、分类号：Ｏ４３６．１单位代码：１０６３６密级：公开学号：２０１４０９０１００２“丨＿範七＃硕士学位论文９４６中文论文题目：球差和光束空间相干性对激光从太空轨道到地面大气传输自聚焦效应的影响？英文论文题目：Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｓｐｈｅｒｉｃａｌａｂｅｒｒａｔｉｏｎａｎｄｓｐａｔｉａｌｃｏｈｅｒｅｎｃｅｏｎ－ｌａｓｅｒｂｅａｍｓｅｌｆｆｏｃｕｓｉｎｇｆｒｏｍｏｒｂｉｔｔｏｔｈｅｇｒｏｕｎｄｉｎｔｈｅａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ论文作者：邓涵凌指导教师：季小玲（教授）专业名称：

2、理论物理研究方向：激光传输与控制所在学院：物理与电子工程学院论文提交日期：年月日论文答辩日期：年月日学位论文出版授权书本人完全同意《中国优秀博硕士学位论文全文数据库出版章程》“”（以下简称章程），愿意将本人的硕士学位论文提交中国学术期刊（光盘版）电子杂志社在《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》中全文发表。《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》可以以电子、网络及其他数字媒体形式公开出版，并同意编入ＣＮＫＩ《中国知识资源总库》，在《中国博硕士学位论文评价数据库》中使用和在互联网“”上传播，同意按章程规定享

3、受相关权益。作者签名：＿年」曰论文题目：相从淡勒４別部祕東逄蛸ｔ綱Ｗｉ斗俾２０７毕业院校：四川师范大学毕业年份：１年６月所在学院：：娜碟又竑！爲所学专业據祀均潘说明。：本授权书由中国学术期刊（光盘版）电子杂志社保存－－７９１８４：０１０６２７９１９５１６２７９３１７６６２７９０６９３０１０６２１联系电话传真：－４８４通信地址：北京清华大学邮局８４信箱釆编中心邮编：１０００８四川师范大学学位论文独创性声明本人声明：所呈交学位论文球差和光束宇间相干忡对激光从太宇轨道到她面大气传输自聚焦效应的影响

4、，是本人在导师季小玲（教授）指导下，独立＊进行研究工作所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中％明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担，一本人承诺：己提交的学位论文电子版与论文纸本的内容致。如因不符而引起的学术声誉上的损失由本人自负。学位论文作者：签字日期：上丨年６月ｆ日／摘要球差和光束空间相干性对激光从太空轨道到地面大气传输自聚焦效应的影响理论物理专业研究生邓涵凌指导教师季小玲摘要能源和环保问题是人类今后

5、将面临的两大严峻问题。地球之外有丰富的太阳能，利用激光辐射把转换的太阳能输运到地面上是一个全球性的再生能源新概念。之前的工作仅限于提出了利用自聚焦效应可减少对发射器和接收器尺寸的要求，将强激光束从空间轨道输运到地面。然而，对于强激光大气传输，光束畸变以及光束的部分空间相干性等因数对光束质量的影响是十分显著的。本论文主要研究了球差和光束空间相干性对激光从太空轨道到地面大气传输自聚焦效应的影响，具体研究工作包括：1、球差效应对激光从太空轨道到地面大气传输自聚焦效应影响的研究。自行编制了激光从太空到地面通过大气传输的模拟仿真程序，用数值模拟方法研究了球

6、差效应对强激光大气传输能量输运的影响。研究发现：地面上压缩光斑半径不仅与太空轨道发射器尺寸有关，还与激光的球差大小有关。地面上压缩光斑半径随太空轨道发射器尺寸的增大而减小，但球差效应对地面上压缩光斑半径的影响还与太空轨道发射器尺寸有关。对于大尺寸太空轨道发射器，无球差高斯激光比球差高斯激光压缩更厉害，此时应该避免球差。然而，对于小尺寸太空轨道发射器，负球差使得激光光斑压缩效果更好，光斑能够比衍射极限更小，因此实际中可利用负球差达到更好压缩光斑的目的。值得指出的是，激光成丝崩塌的阈值临界功率与压缩光斑大小成反比。因此，实际中必须同时考虑这两个因素，

7、即最佳激光发射功率必然涉及地面上光斑大小与阈值临界功率之间的权衡。所得研究结果对强激光大气传输能量输运具有重要意义。2、光束空间相干性对激光从太空轨道到地面大气传输自聚焦效应影响的研究。自行编制了部分空间相干光从太空到地面通过大气传输的模拟仿真程序，用数值模拟方法研究了光束空间相干性对强激光大气传输能量输运的影响。研究发现：相干性越差的激光其自聚焦效应越弱（即部分空间相干光较完全空间相干光不会减小太空轨道发射器尺寸和地面接收器尺寸），即便如此，部分空间相干光达到地面上的光斑尺寸仍然可以小于衍射极限。特别地，相干性越差的激光能够四川师范大学硕士学位

8、论文承受的成丝崩塌的阈值临界功率越大，即有利于把更高强度的激光输运到地面。3、光束空间相干性与激光最大发射功率和太空轨道发射器尺寸关系的