环状光束在非Kolmogorov湍流大气中传输的理论研究

来源 :第二十届全国激光学术会议 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yueaimeng
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  基于广义惠更斯-菲涅尔原理,并利用非Kolmogorov谱,推导出了环状光束在非Kolmogorov湍流大气中传输的束宽和角扩展的解析表达式。从理论上分析,它们的变化除了与环状光束的光束参数(束腰,波长,阶数,遮拦比)和传输距离有关外,由于湍流的影响,还与湍流的广义指数参数α、内尺度10和外尺度L0有关,并进行了一定的物理解释。
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背景及目的:在过去的几十年中,光束在随机的大气湍流中传输引起了广泛的研究兴趣,这是因为它存在着广泛的应用前景,例如空间激光通信。但是随机的大气湍流性质对激光束的传播有很大影响。当激光在大气湍流中传输时,会引起一系列大气湍流效应,包括光强闪烁和光束扩展等,这些因素都会影响到接收端信号的信噪比和误码率。其中,光强闪烁效应是指接收端光强的随机起伏。光束阵列作为一种克服大气湍流效应的技术,得到了广泛的应用
建立了高功率光纤非相干合成光束在湍流大气中的传输模型.综合考虑了准直系统、发射系统光束抖动、大气湍流等影响,分析了单模光束、多模光束非相干合成系统的传输特性.理论计算表明,在准直系统设计为最佳值时,功率为10kW的单模激光由准直系统导致的光束质量退化率约为10%,而光束质量M2因子为13、功率为30kW的多模激光,其光束质量退化率约为1%.对于由六路单模或者多模光纤光束组成的非相干合成系统,在倾斜
伴随着高能短脉冲激光技术的发展,大能量的单次皮秒脉冲也得到了越来越多的重视和应用.现有的皮秒单次自相关仪的时间测量范围为18 ps,时间分辨率为0.07 ps,脉冲响应特性为0.3 ps.为了能够实现~50 ps时间测量范围的皮秒单次脉冲的精密分析,需要研究大量程的皮秒单次脉宽诊断方法.本研究的技术方案是采用分段式自相关过程和面阵科学级CCD,在二维平面内得到包含时间延迟的多个自相关信号,通过图像
根据子午光线在自聚焦透镜中的传输规律,讨论了自聚焦透镜取不同长度时对出射光线的倾角、位置的影响,研究了半导体激光器与自聚焦透镜间距不同时出射光线与入射光线倾角的关系特性。通过实验测试,对自聚焦透镜与高功率半导体激光器的耦合特点进行了研究。理论和实验表明,自聚焦透镜能有效实现对半导体激光器光束的大发散角、非圆对称光斑都有明显的整形作用;在具体情况下,可以通过选取相应的自聚焦透镜光学特性参数获得更高的
本文建立了化学激光器腔内非均匀增益模型,采用增益介质多层分布法和Fox-Li迭代法,计算了HF化学激光器有源腔的腔内本征模式分布,进而利用功率谱密度及Zernike像差系数对无源腔以及具有非均匀增益的有源腔的本征模式特性进行比较分析。研究结果表明:腔内增益介质的非均匀性会引起化学激光器腔内本征模式分布非均匀性和波前相位高频比例的增加,进而导致激光器输出光束的光束质量明显下降。
针对某型化学激光器进气流量的延迟特性,提出了采用基于最小二乘法的流量控制算法。经试验证明采用新的流量控制算法,有效改善了进气流量的动态响应特性,保证了激光器稳定高效运行。
具有exp(ilθ)相位结构形式的涡旋光束中(其中l是拓扑荷数,θ是方位角),每个光子的平均轨道角动量为l.具有轨道角动量的涡旋光束的传输变换及其应用的研究是当今光学及通信领域的一个重要课题.人们利用光学涡旋轨道角动量可以向粒子传递的特性,实现了光学涡旋对粒子的旋转操控.此外,由于涡旋光束带有轨道角动量,因此在量子信息处理,超高容量光数据存储、空间光通信等领域都有着重要的应用.本论文从矢量瑞利衍射
全光束自聚焦和小尺度自聚焦是自聚焦现象的两种表现形态。通常全光束自聚焦主要发生于光束功率超过自聚焦临界功率不多的情况,而对于高功率激光而言,小尺度自聚焦是更为常见的自聚焦现象。高斯光束作为最常见的光束形态,因小尺度自取焦而分裂成丝的功率条件一直未有定论,Fibich称高斯光束从全光束自聚焦向小尺度自聚焦转变的临界值为40倍自聚焦临界功率,而Berge等人则认为是100倍临界功率。本文研究发现,高斯
提出了一种基于偏振的相位探测和控制方法。从参考光和子光束相干叠加后偏振态的变换中提取二者间的相位差信息,并通过梯度下降法实现子光束相位的锁定。该方法的优势在于:只需保证参考光与子光束的偏振态相互垂直,不需要对参考光移频。因此相位探测的频率不受移频频率的限制,可从偏振态的瞬态变化中提取相位信息,达到极高的相位探测频率。其相位探测频率的理论上限只受探测器响应速度的限制。开展了基于偏振鉴相的相干合成理论
多波束成形和二维扫描技术是光束控制领域中两个关键技术。透射型液晶光学相控阵组件以玻璃作为基底材料,以液晶作为移相介质,利用液晶的电控移相特性,实现对入射光束的相控空间扫描;本文采用FPGA芯片对液晶驱动芯片进行波控数据发送,完成对液晶移相阵列的电压驱动,从而达到电控光束扫描功能,完成单个透射型液晶光学相控阵组件的研制;本文研制单个相控阵组件,填充比能够达到80%,利用该组件的电控光束扫描功能,采用