大氣湍流中的激光傳輸數(shù)值模擬及其影響分析.pdf

1、分類號密級UDC學(xué)位論文大氣湍流中的激光傳輸數(shù)值模擬及其影響分析（題名和副題名）徐光勇徐光勇（作者姓名）指導(dǎo)教師姓名吳健吳健教授博導(dǎo)電子電子科技大學(xué)科技大學(xué)成都成都（職務(wù)、職稱、學(xué)位、單位名稱及地址）申請學(xué)位級別碩士碩士專業(yè)名稱光學(xué)光學(xué)論文提交日期2008.1論文答辯日期2008.3學(xué)位授予單位和日期電子科技大學(xué)電子科技大學(xué)答辯委員會主席教授教授評閱人2008年1月13日注1注明《國際十進分類法UDC》的類號摘要I摘要隨著激光和紅外技術(shù)

2、的不斷發(fā)展，激光的近地工程應(yīng)用越來越廣泛，但這些應(yīng)用都無疑要受到大氣湍流的影響，大氣湍流造成的光強起伏、光束漂移、光束擴展、到達角起伏等效應(yīng)嚴重的制約激光在近地大氣中的應(yīng)用?，F(xiàn)有的成熟理論只適用于分析弱湍流情況下的各種影響，為了研究激光的近地應(yīng)用必須分析中等強度乃至強湍流中的光傳輸問題，并提出研究對策。本論文正是基于這種思想作了如下研究：1.介紹了大氣湍流的形成和其對光傳輸作用的基本機理，分析了大氣湍流造成的光強起伏、光束漂移、光束擴展

3、、到達角起伏等效應(yīng)理論解析值的計算方法，其中關(guān)于光強起伏方面的計算方法已經(jīng)可以適用到從弱湍流到中等湍流甚至強湍流范圍，對激光在大氣中的應(yīng)用提供了一定的指導(dǎo)作用。2.在Matlab軟件環(huán)境下，利用相位屏理論數(shù)值模擬激光在大氣湍流中的傳播，得到高斯光束經(jīng)過大氣湍流之后的光場分布情況。利用相位屏的方法來數(shù)值模擬光束在大氣湍流中的傳輸，是近幾年來對湍流研究的一個熱點，特別是對強湍流的研究更顯有效。論文所采用的“FFT譜反演法”來數(shù)值模擬大氣湍流

4、造成的附加相位畸變，方法簡單、計算速度快。由于激光近地應(yīng)用中采用的光束絕大部分都是基模高斯光束，所以本文主要是對基模高斯光束在大氣湍流中的傳輸過程進行模擬，這也使我們的數(shù)值模擬過程更接近事實，同時得到的各種統(tǒng)計結(jié)果也更加有實用的參考價值。對模擬結(jié)果的大量分析可以看出，模擬結(jié)果與實驗觀察到的現(xiàn)象及其統(tǒng)計結(jié)果有很好地吻合。同時為了檢驗?zāi)M結(jié)果，我們還對激光大氣湍流傳輸進行了實驗研究。3.結(jié)合實際應(yīng)用的要求，提出了利用多光束傳輸克服大氣湍流效