随机电磁涡旋和非均匀关联光束在海洋湍流中的传输

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1、⑧万方数据论文作者签名：彳垒生查指导教师签名：超生论文评阅人l：评阅人2：评阅人3：评阅人4：评阅人5：答辩委员会主席：委员1：委员2：委员3：委员4：委员5：万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得逝婆盘堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：∥磊彳生签字日期：勿，P年乡月垆日学位论文版权使用授权

2、书本学位论文作者完全了解澎姿态堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权鲞姿盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：．{笺、签字日期：伽f甲年么月学位论文作者毕业后去向：工作单位：通讯地址：导师签名：勾芝年签字日期：伽I(降6月垆日电话：邮编：生相亿垆万方数据浙江大学硕士学位论文摘要光的相干和偏振现象是光的基本特性，是处理可观测量的统计光学范畴。世界光学

3、权威Wolf教授在2003年创历史性地提出了关于随机电磁场的相干偏振统一理论，明确指出光的相干和偏振这两个独立的基本特性是相互紧密联系在一起的，并且可以用统一的方法手段即通过使用2X2电场关联矩阵也就是交叉谱密度矩阵来确定随机电磁光束经过确定介质或随机介质传输的光谱密度、光谱相干度、光谱偏振度等统计光学特性的变化。相干偏振统一理论独辟蹊径，丰富了光学的理论体系，并且给如跟踪、光通讯、遥感等某些光学应用领域作出了重要理论指导。近几年被研究的最广泛的光束就是高斯谢尔模光束，最近有一个新型的光束称之为非均匀关联光束被提出研究。温度的波动性是引起大气湍流的主要

4、原因，并且相对来说易于理解，因此光束在大气湍流介质中传输被研究的较多。而温度和盐度的波动性是海洋湍流形成的主要原因，在有关学者提出一个关于海洋温度和盐度波动的综合模型之后，光束在海洋湍流介质中的各种应用引起了人们的研究兴趣。本论文重点研究了随机电磁涡旋光束和非均匀关联光束在海洋湍流介质中的传输特性，并通过数值模拟得到了光束的光谱密度、光谱相干度、光谱偏振度等统计特性的演化规律。全文共分四章，安排如下：第一章简单介绍了相干偏振统一理论的发展进程，国内外相关研究领域的研究现状以及发展趋势和本论文的研究目的与意义。然后介绍了本论文涉及的一些理论基础和研究方法

5、。第二章通过运用广义惠更斯．菲涅耳衍射积分公式和矢量积分计算推导了随机电磁涡旋光束在海洋湍流中传输的交叉谱密度矩阵元的表达式，由此通过选择合适的参数数值模拟了该光束在海洋湍流介质中的光谱密度、光谱相干度、光谱偏振度等传输特性的演变规律。数值模拟的结果显示，海洋湍流会影响随机电磁涡旋光束的光强分布，从最开始的中间有暗核的光强分布到传输至足够远之后的高斯分布；同时我们还发现，在光源为各向同性的情况下，该光束传输到足够远的距离之后其偏振度会回到初始值。第三章我们讨论了电磁非均匀关联光束在海洋湍流中的传输特性。利用积分公式计算我们得到了电磁非均匀关联光束在海洋

6、湍流中的传输方程。通过数值模万方数据浙江大学硕士学位论文拟，我们研究了该光束在海洋湍流中传输时其光谱密度和光谱偏振度的变化情况。我们发现，海洋湍流会显著影响该光束的横向光谱密度最大值以及光斑的扩散程度，并且也会影响其偏振度的变化。第四章总结已完成的工作，并指出还需深入研究的工作。关奠词：随机电磁涡旋光束；电磁非均匀关联光束；海洋湍流：交叉谱密度矩阵：光谱密度；光谱偏振度Il万方数据浙江大学硕士学位论文AbstractThecoherenceandpolarizationaretwofundamentalconceptsinstatisticalopti

7、cstodealwithobservablequantity．TheunifiedtheoryofcoherenceandpolarizationofastochasticelectromagneticbeamonpropagationwaspresentedbyWolfin2003．Itsaidthatthespectraldegreeofcoherenceandpolarizationaretwocloselyrelatedaspects，andwecandiscussthespectraldensity,thespectraldegreeofco

8、herenceandthespectraldegreeofpolarizationofasto