【摘 要】
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涡旋光束的波前结构为螺旋型,携带轨道角动量,沿着光束传输的方向其光束强度呈现环状分布。涡旋光束入射到旋转物体上会出现旋转多普勒频移现象,因此可以进行旋转物体旋转速度测量。目前在分析国内外现状基础上,结合前期工作,认为旋转目标导致回波角动量弥散是影响旋转多普勒测速精度的主要原因,影响因素主要有:大气湍流的影响、目标形状的影响、目标位置变化的影响等因素。关于旋转目标位置研究有很多,比如考虑目标倾斜、大
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涡旋光束的波前结构为螺旋型,携带轨道角动量,沿着光束传输的方向其光束强度呈现环状分布。涡旋光束入射到旋转物体上会出现旋转多普勒频移现象,因此可以进行旋转物体旋转速度测量。目前在分析国内外现状基础上,结合前期工作,认为旋转目标导致回波角动量弥散是影响旋转多普勒测速精度的主要原因,影响因素主要有:大气湍流的影响、目标形状的影响、目标位置变化的影响等因素。关于旋转目标位置研究有很多,比如考虑目标倾斜、大气湍流、中心偏移等情况,但关于旋转目标形状研究不多,只针对理想平面进行研究。针对上述问题,本文首先对纯态OAM（Orbital Angular Momentum,轨道角动量）光束和叠加态OAM光束进行理论推导及仿真研究,得到OAM光束源平面的光强和相位分布图,并且根据菲涅尔衍射理论得出OAM光束在空间中传输一段距离后的光强和相位分布图;然后基于经典线性多普勒效应、光与物质相互作用以及模式展开法对OAM光束旋转多普勒机理进行研究,基于经典多普勒效应、模式展开法对OAM光束测速机理进行研究;接着对旋转柱面、旋转球面、旋转锥面进行OAM光束旋转多普勒频测速机理研究,推导出旋转曲面下的旋转多普勒频移公式表达式;最后采用控制变量的方法研究旋转多普勒频移与各变量之间的关系,绘制关系曲线图,根据极值点和最值点找到合适参数从而增大探测频率。
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