随机相位阵列光束在湍流大气中的传输特性

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1、；３腎．＊＇＞ｒｉ？巧姑謂我少專圍硕±学位论文胃．樂圓ｈＩ随机相位阵列光束在締流大气中的传输特巧作者姓名赵丹巧导教臟名、职疏韩番娥教授申请学位类别理学硕±ｌ学校代码１０７０１学号１３０７１２２－５０１分类号０４３１密级公开西安电子科技大学硕±学位论文随机相位阵列光束在渝流大气中的传输特性？作者姓名；赵乃一级学科：物理学二级学科：光学学位类别：理学硕止指导教师姓名、职称：韩香娥教授学院：物理与光化Ｘ程学院提交日期：２０１６年１ＪＪPropagationproperti

2、esofrandomphasearraybeamsinturbulentatmosphereAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinOpticsByZhaoDanSupervisor:HanXiang’eProfessorDecember2015西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明束承学校严谨的学风和化良的科学道德，本人声明所呈交的论文足巧个人化导师指甘Ｔ进行的研究工作及取得的硏究成果。巧我所知，除了义中特別加标注和致谢Ｌ中

3、所罗列的内容Ｕ外，论文中不包含其他人ｄ经发衷或撰写过的研究成化也不包含；为获得叫安电子科技火学或其它教育机构的巧位或证书而使用过的材料？。与我同工作的同事对本妍究所做的任何贡献均己在论义中作了明确的说明并巧示了谢意。学位论文若有不实么处？，本人承担切法律责任。－＇本人签名：么日期：／却誰／ｙ西安电子碑技大学关于论文使用授权的说明木人完全了解西女化子科技大学有关保留和使用学位论文的规叔即：硏％化化校攻躁学位期间论文工作的知识产权属平西安化子科技大学。学校有权保窗送交论文的狂印件，允许査阅，、借關论文；学校可公布论文的全部或部分内容允许采化］影］巧、

4、缩印或其它巧制手段保存论文。同时本人保证，结合学位论义研充成巧完成的论文、发明专利等成果，署名单位为西女屯子科技大巧。保密的学位论文巧年解密后适用本授权书。＿＿本人签ｆｉ：导师签知—也斗．：啼ＩＩ朋：Ｎ朋作？＇作摘要摘要随着激光雷达、大气光通信等技术的发展，激光束在湍流大气中的传输特性研究受到广泛关注，尤其最近几年，由单光束相干合成的阵列光束因其在湍流大气中跟踪、遥感以及远距离光通信的应用价值而备受重视。目前，阵列光束传输特性的理论研究工作大多集中在假设各个光束的初始相位相同，而在实际工作中，各个子光束之间的随机相位差直接影响光束合成效果，即对光束的强度分布以及

5、光束质量产生的影响。所以与追求相位相同而获得高功率激光不同，对各个支路加入主动的随机相位调制的光纤阵列合成，可以产生空间相干性可控的部分相干光，其在大气传输中具有抑制湍流影响的特性。因此研究随机相位阵列光束在湍流大气中的传输特性具有重要的理论意义和实际应用价值。为了克服Kolmogorov湍流谱和Tatarskii湍流谱在原点有不可积的极点这一缺点，本文研究湍流大气对光束传输的影响时主要采用vonKarman谱模型。首先通过数值模拟vonKarman谱下的湍流大气相位起伏，采用多层相位屏的方法，对大气中不同排布方式的高斯型阵列光束的远场光斑进行了数值模拟，并进行了统计分析。用数值模拟方法依次研

6、究了高斯型阵列光束在湍流大气中的强度分布、光束漂移和光强闪烁特性。计算模型和结果为工程中实际应用提供了参考。论文介绍了随机相位光纤阵列产生部分相干光的原理。设计了一套望远镜准直扩束系统，对产生的部分相干光进行准直扩束，推导了光纤阵列光束通过ABCD系统传输的光强分布，并将准直前后进行比较，得到理想的效果。实际大气密度随距地面高度不同而变化，不同高度下大气湍流强度不同，地空路径下部分相干光在大气湍流中传输特性研究需考虑光束斜程路径影响。本论文根据广义惠更斯-菲涅尔原理，理论上研究了具有随机相位的激光束阵列在湍流大气中的斜程传输特性。对随机相位阵列光束的光束扩展的进行了研究，光束束宽在斜程传输路径

7、上不仅与束腰半径、湍流强度和传输距离有关，还与天顶角密切相关。最后对径向分布随机相位阵列光束的闪烁指数进行了推导，分析讨论了阵列光束的径向半径，光束个数对轴上和离轴闪烁指数的影响。关键词：大气湍流，随机相位，阵列光束，部分相干光，激光传输特性IABSTRACTABSTRACTWiththedevelopmentoflaserradar,atmosphericopticalcommunication