部分相干列陣激光束通過湍流大氣的傳輸特性研究.pdf

1、光束合成因在高功率系統(tǒng)、慣性約束聚變和高能武器等方面的應(yīng)用而日趨受到關(guān)注。另一方面，激光在湍流大氣中傳輸是一個有重要理論和實際應(yīng)用意義的課題。實際光束存在部分相干和高階模情況。因此，研究部分相干高階模列陣激光束通過湍流大氣的傳輸特性是十分重要的。本論文主要研究內(nèi)容如下：
　　 (1)采用瑞利區(qū)間zR和光束傳輸因子(M2因子)作為光束質(zhì)量的評價參數(shù)，推導(dǎo)出了徑向分布的高斯-謝爾模型(GSM)列陣光束zR和M2因子的解析表達式。研究

2、表明：交叉譜密度疊加時比光強疊加時的徑向分布的GSM列陣光束的zR更大，M2因子更小。與一束位于原點處的GSM光束比較，徑向分布的GSM列陣光束具有更長的準(zhǔn)直距離，但是卻有更高的M2因子。
　　 (2)研究了大氣湍流對部分相干厄米-高斯(H-G)列陣光束傳輸特性的影響。推導(dǎo)出了部分相干H-G列陣光束在大氣湍流中光強傳輸方程。研究表明：湍流導(dǎo)致光束擴展和最大峰值光強下降。但是，光束數(shù)目、光束模階數(shù)、子光束間距越大和光束相干長度越小

3、的部分相干H-G列陣光束的可聚焦能力受湍流影響越小。
　　 (3)研究了列陣光束在湍流大氣中的角擴展和方向性問題。推導(dǎo)出了GSM列陣光束和部分相干H-G列陣光束通過大氣湍流傳輸?shù)亩A矩束寬和角擴展θsp的表達式。研究表明：交叉譜密度疊加時，相干長度、束腰半徑、光束數(shù)越小和子光束間距越大的列陣光束的角擴展θsp受大氣湍流的影響越小。另一方面，采用角擴展作為方向性的評價參數(shù)，證明了在一定條件下部分相干H-G列陣光束與單束高斯光束在自