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部分相干光束在大气湍流中传输的散斑特性
  • ISSN号:1007-2276
  • 期刊名称:《红外与激光工程》
  • 时间:0
  • 分类:TN929.12[电子电信—通信与信息系统;电子电信—信息与通信工程]
  • 作者机构:西安理工大学自动化与信息工程学院,陕西西安710048
  • 相关基金:国家自然科学基金(61377080);江苏省省级前瞻性研究专项资金(第三批)(BE2013088)
作者: 王姣, 柯熙政
中文摘要:

光束在大气湍流中传输时,大气湍流效应对光束进行强度和相位的随机调制,最终在远场处形成散斑。以部分相干高斯~谢尔模型(Gaussian—Schell Model,GSM)光束为研究对象,根据广义的Huygens—Fresnel原理、修正Von Karman谱模型,推导了GSM光束在大气湍流中传输时接收端光束的有效半径和平均散斑半径的表达式。利用数值计算对比分析光源相关参数和大气湍流对光束有效半径和平均散斑半径的影响。研究表明:光束的初始束腰半径越大、相干长度越小以及波长越小时,接收端光束的有效半径和平均散斑半径受湍流的影响越小;大气折射率结构常数越大,光束扩展越严重,此时平均散斑半径越小;光束有效半径和平均散斑半径随湍流外尺度增大几乎无变化,随湍流内尺度的增大而减小。所得出的结论对无线激光通信系统中光束的捕获、对准与跟踪(Acquisition,PointingandTracking,APT)系统的设计提供一个重要的参考价值。

英文摘要:

The intensity and phase of the beam propagated in the atmospheric turbulence were modulated by the effects of atmospheric turbulence, and then the speckle was formed in the far field. The partially coherent Gaussian-Schell Model (GSM) beam was taken as the research object. According to the generalized Huygens-Fresnel principle and the mode of the modified Von Karrnan spectrum, the expressions of the effective radius and the mean speckle radius of receiver beam were derived. The expressions were used to analyze the effects of the beam source parameters and atmospheric turbulence on the effective radius and the mean speckle radius. The numerical results show that the greater the waist radius of the beam source, the smaller the coherent length is, the smaller the wavelength is, and then the smaller the effects of atmospheric turbulence on the effective radius and the mean speckle radius of receiver beam are. The smaller refractive-index structure constant, the greater the beam spreadand the smaller the mean speckle radius is. beam decrease with increasing inner-scale outer-scale of turbulence. An important Acquisition, Tracking and Pointing (ATP) in The effective radius and the mean speckle radius of receiver of turbulence, but have nearly no change with increasing reference value will be provided for the design of the atmospheric laser communication system.

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期刊信息
  • 《红外与激光工程》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国航天科工集团
  • 主办单位:天津津航技术物理研究所
  • 主编:张锋
  • 地址:天津市空港经济区中环西路58号
  • 邮编:300308
  • 邮箱:irla@csoe.org.cn
  • 电话:022-58168883 /4/5
  • 国际标准刊号:ISSN:1007-2276
  • 国内统一刊号:ISSN:12-1261/TN
  • 邮发代号:6-133
  • 获奖情况:
  • 1996年获航天系统第五次科技期刊评比三等奖,1998年获航天系统第六次科技期刊评比二等奖,1997-2001年在天津市科技期刊评估中被评为一级期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:17466