线性高斯光束阵列在Kolmogorov湍流中传输光强闪烁的研究

来源 :第二十届全国激光学术会议 | 被引量 : 0次 | 上传用户:titan19871102
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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。经理论和实验研究表明径向光束阵列可以减小闪烁指数。但是,到目前为止线性光束阵列克服光强闪烁效应还没有被研究,所以,本文主要研究线性光束阵列在Kolmogorov大气湍流中传输时光强闪烁的特性,从而为发射机的设计提供理论参考依据。研究方法:首先,在发射端建立由N个光束成线性排列的模型;其次,由惠更斯菲涅尔原理得到自由空间中接收平面光束阵列的光场的解析表达式,然后由Rytov方法给自由空间的光场加上由湍流引起的包含振幅扰动项和相位扰动项的扰动引子;再次,求得对数振幅方差,最后得到线性光束阵列闪烁指数的解析表达式。研究结果、结论:在弱起伏水平路径条件下,得到了相干合成后的线性高斯光束阵列经Kolmogorov大气湍流中传输后的解析表达式。由此表达式分析了光束间距和光束数目对闪烁指数的影响。研究表明,在长距离传播时,闪烁指数可以通过增大光束数目和光束间距来降低闪烁指数,但是当传播距离较短时,多光束和长间距并不能降低闪烁指数。也就是说,当激光用于短距离通信时,单个高斯光束就足够了,不用考虑光束阵列,当用于长距离通信时,线性光束阵列可以减小闪烁指数,对大气湍流效应有很好的抑制作用。
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