部分相干光通过湍流大气传输的空间相干性及方向性研究

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1、四川师范大学硕士学位论文部分相干光通过湍流大气传输的空间相干性及方向性研究姓名：陈晓文申请学位级别：硕士专业：理论物理指导教师：季小玲20090310中文摘要完全相干高斯光束在自由空间及湍流中产生相同的方向性。3．基于广义惠更斯一菲涅尔原理，并采用积分变换法，推导出了环状光束通过湍流大气传输二阶矩宽度的解析表达式，研究了湍流对环状光束扩展的影响。另一方面，通过分析二阶矩宽度给出了环状光束不受湍流影响的传输范围，它指出了环状光束不受到湍流大气影响的条件。研究表明，光束遮拦比￡、阶数M(Ⅳ)、波长五越大，

2、束宽w0越小，则环状光束受湍流大气的影响越小。4．基于广义惠更斯一菲涅尔原理，并采用Rytov相位结构函数二次近似，推导出一般部分相干光通过湍流大气传输的二阶矩宽度和扩展角解析表达式。研究表明，若将扩展角作为判定光束方向性的特定参数，则在特定条件下不同的部分相干光束都能与相应的完全相干高斯光束在自由空间及湍流大气中具有相同的方向性。另一方面，我们发现：在自由空间中，由扩展角所表征的部分相干光束的方向性与归一化远场平均强度分布所表征的方向性是不一致的；只有在湍流大气中两种方法表征的方向性才具有一致性。与

3、以前工作相比，本文所得结论更具有普遍性。关键词：部分相干厄米一高斯(H—G)光束部分相干环状光束光谱相干度二阶矩宽度扩展角方向性IIAbstractStudyonthespatialcorrelationpropertyanddirectionalityofpartiallycoherentbeamspropagatingthroughatmosphericturbulenceMajor：TheoreticalPhysicsPostgraduate：ChenXiao-wellSupervisor：Ji

4、Xiao—lingAbstract：Theresearchofthetheoryofthelaserbeampropagationintheatmosphericturbulenceisofgreatimportanceintheareaoflasercommunication,lasersurvey,aviationmapping，satelliteremoteandlaserweapons．Actually,thesituationofpartialcoherencealwaysexistsinl

5、aserbeams；andpartiallycoherentbeamspropagatingthroughatmosphericturbulencearelesssensitivetotheeffectsofturbulencethanfullycoherentbeams．IllustratedbythecaseofpartiallycoherentHermite．Gaussianbeams(H—G)andpartiallycoherentannularbeams，partiallycoherentb

6、eamspropagatingthroughatmosphericturbulencearestudiedinthisthesis．Themainresultsobtainedaresummarizedasfollows：1．BasedontheextendedHuygens-Fresnelprinciple，theexpressionsforthespectraldegreeofcoherenceofthepartiallycoherentHermite-Gaussian(H-G)beams’and

7、partiallycoherentannularbeamspropagatingthroughatmosphericturbulentarederivedbyusingthequadraticapproximationofRytov’Sphasestructurefunction，andtheinfluenceofatmosphericturbulenceonspatialcorrelationpropertyisstudied．ItiSshownthattheoscillatorybehaviora

8、ndphasesingularitiesofthespectraldegreeofcoherencemayappearwhenpartiallycoherentH．GIIIAbstractbeamsandpartiallycoherentannularbeamspropagatethroughatmosphericturbulence，whichisverydifferentfromthebehaviorofGaussianSchell—model(GS