PSO系統(tǒng)中陣列光束在大氣湍流中的傳輸特性研究.pdf

1、隨著深空探測和星地通信的快速發(fā)展，人們對光通信距離提出了越來越高的要求，而僅僅通過增大單激光器功率來滿足通信需求是很困難的，所以為了獲得大功率、高質(zhì)量的激光束輸出，人們提出了陣列光束合成技術(shù)。近年來，隨著光束合成技術(shù)的不斷成熟和相關(guān)理論的逐漸完善，自由空間光通信（Free-Space Optical Communication，F(xiàn)SO）系統(tǒng)的傳輸距離和光束質(zhì)量取得了巨大突破，對陣列光束傳輸特性的研究也引起了人們的廣泛關(guān)注。
　　本

2、文主要圍繞陣列光束在大氣湍流中的傳輸特性展開研究，其中的主要工作包括：
　　1.根據(jù)廣義Huygens-Fresnel原理和修正von Karman譜模型，推導(dǎo)了FSO系統(tǒng)中部分相干高斯-謝爾模型（Gaussian-Schell Model，GSM）陣列光束通過大氣瑞流傳輸時的光強(qiáng)分布、均方根束寬和桶中功率（Power in the bucket，PIB）解析表達(dá)式，針對不同影響因子下的變化情況進(jìn)行了分析。
　　2.根據(jù)非K

3、olmogorov大氣端流譜模型，推導(dǎo)了徑向分布部分相干GSM陣列光束在非Kolmogorov大氣湍流中傳輸時經(jīng)相干和非相干合成后瑞利區(qū)間和湍流距離的解析表達(dá)式，并數(shù)值分析了其隨湍流參量和光束參量的變化情況。
　　3.根據(jù)廣義Huygens-Fresnel原理和修正von Karman譜模型，推導(dǎo)了徑向分布髙斯陣列光束經(jīng)非相干合成后在大氣湍流中傳輸時的光強(qiáng)分布解析表達(dá)式，研究了陣列光束自耦合特性隨傳輸距離和徑向分布半徑的變化情況，

4、并對完全相干和不同參數(shù)的部分相干陣列光束在大氣湍流中的光斑變化進(jìn)行了實際測量。
　　實驗結(jié)果表明：部分相干和完全相干陣列光束在大氣傳輸過程中，當(dāng)?shù)竭_(dá)某一距離時能合成一束，且完全相干比部分相干陣列光束的自耦合特性要好，但光強(qiáng)值更??；相同傳輸條件下，部分相干陣列光束的相干長度、湍流內(nèi)尺度越小或大氣折射率結(jié)構(gòu)常數(shù)越大，陣列光束的自耦合特性越好，但光強(qiáng)值越??；湍流外尺度對光強(qiáng)分布和自耦合特性的影響很小，可以忽略；相同傳輸條件下，徑向分布半