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部分相干拉盖尔高斯光束在湍流大气中传输性质的研究

汪单单  
【摘要】:拉盖尔高斯光束在激光物理、光通讯、原子光学、电子加速、光学成像、光学捕获等领域都有着重要的应用价值。最近,部分相干光在湍流大气中的传输特性受到国内外学者广泛的关注,部分相干光可以有效的降低湍流大气引起的负面影响,因此大气激光通讯、激光雷达、激光远程探测等领域具有重要的应用前景。以往人们对部分相干光束在湍流大中的传输特性研究主要着重于研究基模部分相干光束。本论文的主要工作研究高阶部分相干光束即部分相干拉盖尔高斯光束在湍流大气中传播时复相干度的变化特性,着重分析了其复相干度在湍流大气和自由空间中的变化差异。 首先,理论上我们推导出了部分相干拉盖尔高斯光束在湍流大气中交叉谱密度函数和复相干度的表达式,结果表明其复相干度与光束的阶数、束宽、波长以及湍流的强弱等参量密切相关。另外,通过数值计算我们详细分析了部分相干拉盖尔高斯光束的复相干度在大气湍流和自由空间中变化差异,结果表明:湍流大气中部分相干拉盖尔高斯光束复相干度的变化情况与自由空间中存在很大的差异,在湍流大气中当传播距离足够长时部分相干拉盖尔高斯光束复相干度趋于高斯分布,当阶数、波长及光束宽度的取值较大时,部分相干拉盖尔高斯光束的复相干度趋于高斯分布越慢。研究表明部分相干拉盖尔高斯光束可以降低湍流大气的影响。 本文所得到的研究结果在远距离光通讯领域有重要的应用价值。


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