激光在湍流大气中传播时,大气折射率的随机起伏会导致激光信号的振幅和相位发生随机波动,使得到达接收端的光束产生散斑和闪烁现象,严重时光斑完全破碎。这些效应严重制约了激光的大气应用。因此,准确可靠地分析并测量出大气湍流的影响对激光工程具有重要意义。本文详细介绍了差分成像法大气相干长度监测仪(Differential Image Motion Monitor-DIMM)的国内外发展现状,总结了典型仪器的技术参数;概述了大气湍流的产生机理,从折射率结构常数及其性质、相位起伏、到达角起伏三个方面讨论了大气湍流的光学特性,并明确了大气相干长度作为唯一能够全面描述湍流强度的参量的重要意义;分析比较了多种湍流强度的测量方法,指出了DIMM操作简便、成本低、精度高的优点;详细介绍了DIMM的测量原理;确定了系统的设计方案和重要参数;完成光机结构设计和装调。在野外进行整晚观星测试,获得了大气相干长度变化曲线图。测量过程中设备跟踪精度高,稳定性好,基本不需要人为干预;测量结果满足湍流强度夜间的变化特性,证明了本DIMM系统测量大气湍流强度的可行性。