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《中国工程物理研究院》 2005年
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大气湍流间歇性及其对光波传播的影响

陈京元  
【摘要】:当光波在大气中传播时,由于大气湍流的作用,其光束质量将会极大地恶化。本文以Tartaskii等前苏联学者于上世纪中叶以来建立的湍流介质中光波传播理论为指导,结合近年来湍流及大气湍流有关方面的研究进展,考虑地球大气湍流运动对在其中传播的光波性质的影响。 湍流的间歇性质是湍流运动的本质特征,多年来一直是现代湍流理论研究的中心问题之一。在地球大气湍流广阔的尺度背景下,湍流的间歇性表现出更丰富多彩的形态。研究光波在大气湍流介质中传播的性质,不应回避大气湍流间歇性。除了间歇性这一基本特点之外,真实大气湍流还表现出其它复杂的性质,如非均匀性,时间效应等等,它们对在其中传播的光波也将产生重要的影响,是具体应用问题中需要重点考虑的因素。湍流的这些特点在大尺度上表现得尤为突出。尽管目前人们仍然不可能揭示湍流间歇性等方面特征的物理实质,甚至无法给出它们完整的满意的描述,但经过大量研究者的长期努力,现在人们对于它们也有了一些初步的理解和认识。而且,为满足具体应用的需要,许多研究者根据实验或理论结果建立了许多相关的模型,包括间歇性模型,内尺度模型、外尺度模型、大气廓形模型、风模型等等。这些模型大多建立在实验基础之上,具有唯象的先验的性质,而并不构成严格的理论体系。本文将结合这些有关模型考虑大气湍流介质中光的传播问题,其中,对间歇性给予的较多的重视。 各种湍流模型都只描述了大气湍流的某一方面的特征,只能适用于某些特定的应用场合。另一方面,这些模型大都是根据有关实验结果拟合而得到的复杂表达式,将它们应用到实际光学问题中比较困难。问题的多样性和复杂性迫使我们考虑使用数值方法研究这一问题。本文主体部分即是应用数值模拟方法结合大气湍流的有关结果研究光波在地球大气湍流中传播问题的一次初步尝试。此外,本文构造出一个简单的自适应光学数值模拟系统,在更广阔的背景下考虑湍流中光传播及其校正的数值模拟问题。
【学位授予单位】:中国工程物理研究院
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:O357.5

【引证文献】
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1 幺周石;相干激光空间数据传输系统及其多阶波前校正研究[D];电子科技大学;2010年
2 向劲松;采用光纤耦合及光放大接收的星地光通信系统及关键技术[D];电子科技大学;2007年
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1 汪清泉;部分相干激光通信性能受大气湍流影响的分析[D];西安电子科技大学;2011年
2 何晓燕;GOY壳模型中混沌到准周期解的转变[D];河北师范大学;2008年
3 朱彦;基于序列图像的地面目标图像复原[D];长春理工大学;2012年
【共引文献】
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1 张长水;杨小琦;徐海斌;陶向阳;;湍流对远场光束质量的影响[J];江西师范大学学报(自然科学版);2009年05期
2 ;Dynamics Behaviors and Scaling in Intermittent Turbulence of a Shell Model[J];Communications in Theoretical Physics;2009年01期
3 ;Non-Gaussian Phase Screen Based on log-Poisson Distribution and Effect on Imaging[J];Communications in Theoretical Physics;2009年12期
4 田小健;彭建华;孙耀东;;单结晶体管非线性电路中的阵发混沌现象[J];东北师大学报(自然科学版);1990年04期
5 邹成智,杨培才,周秀骥;THE EFFECT OF ASPECT RATIO ON THE BIFURCATION PROPERTIES OF A DOUBLE PARALLEL-CONNECTION LORENZ SYSTEM[J];Advances in Atmospheric Sciences;1986年04期
6 杨培才,刘锦丽;耦合的八模Lorenz系统的分叉特征[J];大气科学;1988年04期
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8 张慧敏;李新阳;;大气湍流畸变相位屏的数值模拟方法研究[J];光电工程;2006年01期
9 ;Quantum Wave Packet Studies on F+HBr Reaction[J];Chemical Research in Chinese Universities;2007年01期
10 张宇;李新阳;饶长辉;;基于空间频率域滤波的漫反射光大气湍流传输数值仿真方法[J];光学与光电技术;2011年05期
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1 储修祥;;激光通过中继镜传输与直接聚焦传输的作用范围比较[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
2 仓诗建;陈增强;袁著祉;;一个状态可控的On-off型间隙混沌系统的设计和分析(英文)[A];第十一届全国非线性振动学术会议暨第八届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议论文集[C];2007年
3 李大社;管绍鹏;孙文燕;;舰船无线激光通信样机的设计[A];2007通信理论与技术新发展——第十二届全国青年通信学术会议论文集(下册)[C];2007年
4 朱颀人;杨玉军;周忠源;;强场方程的二阶对称分拆算符解法[A];Strong Field Laser Physics--Proceedings of CCAST (World Laboratory) Workshop[C];2000年
5 张逸新;;二种湍流大气光束短期扩展理论的比较[A];2006年全国光电技术学术交流会会议文集(A 光电系统总体技术专题)[C];2006年
6 赵琦;樊红英;吕百达;;大气湍流对激光雷达系统的影响[A];第九届全国光电技术学术交流会论文集(上册)[C];2010年
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1 王栋;随机与混沌神经放电节律的时间序列分析[D];陕西师范大学;2010年
2 周茜;混沌理论及应用若干问题的研究[D];南开大学;2010年
3 吴文娟;复杂混沌系统的存在性及动力学特性分析[D];南开大学;2010年
4 潘林;一类混沌系统的同步与控制方法研究[D];东华大学;2010年
5 陈国梁;新型被动锁模光纤激光器研究[D];中国科学技术大学;2011年
6 徐惠真;新型光子晶体光纤结构设计及应用研究[D];北京邮电大学;2011年
7 华志励;大气湍流背景下合成孔径激光雷达成像算法研究[D];中国海洋大学;2010年
8 王彦斌;长脉冲和连续光泵浦光子晶体光纤产生超连续谱的相关研究[D];国防科学技术大学;2011年
9 李春福;关于混沌信号的产生、处理及其在通信系统中应用的若干研究[D];电子科技大学;2001年
10 马飞;褐飞虱发生系统的混沌特性及其预测研究[D];南京农业大学;2001年
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1 袁扬胜;激光束在湍流大气和傍轴光学系统传输性质研究[D];安徽师范大学;2010年
2 李科;基于沙米尔和奇异值分解的小波域数字图像水印算法研究[D];南昌大学;2010年
3 林延新;参激Duffing-Van der Pol方程的动力学行为及混沌控制与同步的研究[D];东华大学;2011年
4 张辉;强激光大气斜程传输热晕数值模拟[D];西安电子科技大学;2011年
5 郑巍巍;径向列阵光束传输特性的研究[D];浙江大学;2009年
6 陈静轩;全光模数转换量化方案的研究[D];北京邮电大学;2011年
7 金沧;光纤中参量放大的研究[D];北京邮电大学;2011年
8 赵明成;考虑运动副间隙的翅翼机构混沌运动及其控制研究[D];西南交通大学;2010年
9 王建平;光学芯片CAD交互式软件的设计与实现[D];杭州电子科技大学;2009年
10 郑丹莹;基于多模干涉的反射式光纤生物传感器的研究[D];天津大学;2010年
【同被引文献】
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1 吴晓庆;;大气光学湍流、模式与测量技术[J];安徽师范大学学报(自然科学版);2006年02期
2 樊国丽;赵尚弘;周万银;;光纤放大器的研究动态[J];半导体技术;2005年11期
3 薛文芳,邵定蓉,李署坚;GPS接收机中伪随机码快速捕获技术的研究[J];北京航空航天大学学报;2003年06期
4 汪井源,张正线;无线光通信中的PPM调制[J];电讯技术;2000年05期
5 梁春艳,邹传云,敖发良;RS码频域纠错编码在激光对潜通信信道中的实现方法[J];电讯技术;1998年06期
6 郭立新,骆志敏,吴振森;湍流大气中光波闪烁的计算及实验测量比较[J];电波科学学报;2002年03期
7 钱雪彪,刘永智;大气湍流引发图像畸变的校正研究[J];电子科技大学学报;2003年03期
8 向劲松;胡渝;;带前置光放大的卫星激光通信系统的优化[J];电子科技大学学报;2006年04期
9 陈史政;;基于序列图像的图像配准方法研究[J];福建广播电视大学学报;2009年03期
10 张慧敏;李新阳;;大气湍流畸变相位屏的数值模拟方法研究[J];光电工程;2006年01期
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1 雷建设;光纤放大器中一些问题的研究[D];上海大学;2001年
2 洪汉玉;成像探测系统图像复原算法研究[D];华中科技大学;2004年
3 金晶;医学图像配准算法研究[D];哈尔滨工业大学;2008年
4 张剑;图像超分辨率重建问题研究[D];中南大学;2010年
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1 周丹;近地面大气湍流特性的研究[D];中国科学院研究生院(云南天文台);2002年
2 邸海涛;关于刚体图像与非刚体图像的配准[D];西安电子科技大学;2004年
3 张建柱;大气湍流对部分相干平顶高斯光束影响的研究[D];中国工程物理研究院;2004年
4 刘维慧;激光在大气湍流中传播时光强起伏的初步分析[D];电子科技大学;2004年
5 何蕾;数字图像复原技术研究[D];合肥工业大学;2007年
6 周亚平;图像配准技术研究[D];西安电子科技大学;2008年
7 马保科;湍流大气中(光)波束传播的相关问题研究[D];西安电子科技大学;2008年
8 马政德;基于互信息的图像配准并行算法研究与实现[D];国防科学技术大学;2007年
9 鲍江宏;幸运成像技术的实验研究[D];国防科学技术大学;2008年
10 张庭厚;多源动态图像序列配准研究[D];上海交通大学;2009年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 王玲;冯莹;;信号光束宽度对不同漂移误差的空间光通信系统误码率影响的研究[J];光学与光电技术;2010年04期
2 李仕春;华灯鑫;宋跃辉;王鹏;;全光纤拉曼激光雷达的微透镜耦合系统研究[J];光学学报;2011年06期
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1 赵芳;基于单模光纤耦合自差探测星间光通信系统接收性能研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
2 王晓章;基于相位空间光调制器的艾里光束产生和传输控制研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
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1 李梦男;卫星光通信中平台振动的频域预测补偿方法研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
2 覃智祥;大气湍流对空间光—单模光纤耦合效率影响研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
3 李拓辉;空间光—光纤高效耦合系统的设计与实现[D];电子科技大学;2010年
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7 尹川;Radio over FSO系统的研究[D];西安电子科技大学;2013年
8 吕曦光;相干空间激光通信系统零差检测技术研究[D];长春理工大学;2013年
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5 阴俊燕;尹福昌;陈明;于浩;;影响激光大气传输因素分析[A];2008年激光探测、制导与对抗技术研讨会论文集[C];2008年
6 申永;刘建国;曾宗泳;徐亮;方武;;用于光传输实验的大气湍流模拟装置[A];中国光学学会2010年光学大会论文集[C];2010年
7 赵远;王强;张宇;张勇;靳辰飞;孙秀冬;;无扫描成像激光雷达激光束传输特性研究[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年
8 马宗峰;欧攀;张春熹;王纪强;周阳君;;光电倍增管在直接探测激光雷达中的应用研究[A];2007年红外探测器及其在系统中的应用学术交流会论文集[C];2007年
9 贲腾;闻传花;韩冬;;AO在大气光通信中的应用研究[A];2007通信理论与技术新发展——第十二届全国青年通信学术会议论文集(下册)[C];2007年
10 袁祥岩;张勇;;夏克-哈特曼(S-H)应用在天文望远镜系统时的图像预处理[A];江苏、山东、河南、江西、黑龙江五省光学(激光)联合学术'05年会论文集[C];2005年
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1 记者任福海;新型大气湍流随机波前发生器研发成功[N];中国技术市场报;2009年
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9 本报记者 何建红 焦建全;许祖彦院士谈:激光技术的新发展[N];大众科技报;2002年
10 ;空气质量与气象条件[N];大众科技报;2002年
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1 韩立强;大气湍流下空间光通信的性能及补偿方法研究[D];哈尔滨工业大学;2013年
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6 姜义君;星地激光通信链路中大气湍流影响的理论和实验研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
7 邓鹏;新型部分相干光束及其在湍流大气中的传输特性研究[D];华中科技大学;2013年
8 何武光;光电对抗中的激光大气传输仿真研究[D];电子科技大学;2012年
9 陈京元;大气湍流间歇性及其对光波传播的影响[D];中国工程物理研究院;2005年
10 陈建文;激光大气传输的信道及性能研究[D];华中科技大学;2007年
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1 石鹏飞;基于常规气象参数的大气湍流建模技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
2 胜琳;大气湍流对空间激光通信系统影响及测试技术研究[D];长春理工大学;2011年
3 王玲丽;大气湍流中光束的漂移和扩展特性的研究[D];西安电子科技大学;2012年
4 黄宏坤;近地大气湍流对激光传输信号幅度起伏特性的影响[D];南京理工大学;2012年
5 杨文波;基于哈特曼—夏克传感器的大气湍流参数测量方法研究[D];长春理工大学;2010年
6 韩艳艳;大气湍流对SAL成像影响及补偿方法研究[D];西安电子科技大学;2014年
7 于权嘉;大气湍流模拟装置控制技术研究[D];长春理工大学;2012年
8 徐向博;大气湍流对激光传输的影响研究[D];长春理工大学;2011年
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10 汪清泉;部分相干激光通信性能受大气湍流影响的分析[D];西安电子科技大学;2011年
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