湍流大氣低階像差對聚焦高斯渦旋光束焦面光強(qiáng)的影響.pdf

1、激光在大氣中傳輸過程中因大氣湍流的存而出現(xiàn)光束的迅速擴(kuò)展，從而使激光遠(yuǎn)距離光通信應(yīng)用受到極大的限制。正因?yàn)槿绱?，湍流對大氣中傳輸激光束質(zhì)量的影響引起國內(nèi)外很多學(xué)者的關(guān)注。而希望通過自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)減小湍流引起的像差，提高傳輸光束質(zhì)量，人們必須了解大氣湍流各級子像差對傳輸光束波前的影響。因此，研究湍流各級子像差對渦旋光束的影響，對湍流大氣光傳輸理論的研究，對渦旋光束在大氣光通信中的實(shí)際應(yīng)用，都具有重要的意義。
　　 本文主要研究湍流

2、大氣三種低階像差對高斯背景聚焦渦旋光束焦面光強(qiáng)空間分布的影響。通過利用大氣像差的Zernike多項(xiàng)式展開，研究了三種湍流低階像差，即:傾斜、散焦和象散對聚焦高斯渦旋光束的影響，同時(shí)分析了三種像差和湍流總像差的差異，分別得出了三種大氣湍流像差對聚焦高斯渦旋光束焦面光強(qiáng)分布的影響規(guī)律。在菲涅爾一基爾霍夫衍射積分理論的基礎(chǔ)上，利用Zernike多項(xiàng)式的展開，得出了大氣湍流中三種低階像差的波相位函數(shù)，并由此得出了斜程傳輸條件下三種像差對應(yīng)的渦旋

3、光束焦面光強(qiáng)的分布方程。采用數(shù)值模擬的方法研究了不同湍流強(qiáng)度、傳輸距離和拓?fù)浜蓷l件下三種低階像差的影響規(guī)律。
　　 研究結(jié)果表明:
　　 1、三種低階像差中，傾斜像差的影響最大。在弱湍流區(qū)域，湍流傾斜像差為主要影響，散焦和象散兩種像差的影響可以忽略:在中等湍流區(qū)域傾斜像差的影響仍是最大。
　　 2、在弱湍流區(qū)域，散焦和象散兩種像差影響很小，可以忽略；而在中等湍流區(qū)域，散焦和象散兩種像差的影響都十分顯著，不能被忽略