湍流大氣中偏振激光脈沖波束傳輸特性.pdf

1、激光在大氣環(huán)境中的傳輸特性問題對于激光測距、激光雷達(dá)、激光武器、衛(wèi)星遙感等實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域的研究工作具有重要意義。受湍流的影響，大氣折射率的隨機(jī)擾動(dòng)引起光束波前畸變，從而產(chǎn)生閃爍、光斑漂移和光束擴(kuò)展等湍流效應(yīng)，這些現(xiàn)象將會(huì)嚴(yán)重影響外場光電系統(tǒng)的正常工作。偏振激光在波束控制上與其它波束相比具有更高的自由度，應(yīng)用范圍廣，目標(biāo)識(shí)別能力和抗干擾能力較強(qiáng)以及較低的誤碼率等優(yōu)點(diǎn)。本文以偏振激光脈沖波束為例，研究了激光波束在湍流大氣中傳輸時(shí)，波束的脈沖展

2、寬、光束擴(kuò)展和退偏特性。論文的研究成果如下:
　　第一，以橢圓偏振高斯脈沖波束為例，研究了該波束在斜程湍流大氣中的脈沖展寬特性?；趶V義的Huygens-Fresnel原理，結(jié)合雙頻互相干函數(shù)以及Rytov微擾法，推導(dǎo)出橢圓偏振高斯脈沖波束通過斜程湍流大氣時(shí)接收機(jī)處的平均光強(qiáng)和脈沖展寬的表達(dá)式，數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明:橢圓偏振高斯脈沖波束在斜程湍流大氣中的脈沖展寬取決于天頂角η和接收機(jī)高度H，內(nèi)尺度因子β對脈沖展寬的影響不大。
　

3、　第二，以橢圓偏振高斯脈沖波束為例，推導(dǎo)出該波束通過斜程湍流大氣時(shí)在接收機(jī)處波束有效擴(kuò)展半徑的表達(dá)式，研究了該波束的光束擴(kuò)展特性。數(shù)值計(jì)算結(jié)果表明:橢圓偏振高斯脈沖波束在斜程湍流大氣中的光束擴(kuò)展主要與脈沖激光的初始束腰半徑w0、激光波長λ和偏振角ψ有關(guān)，隨著傳輸距離L的增大波束的有效擴(kuò)展半徑w（L）隨著w0的增大而減小，隨著λ的增大而增大，而且ψ越大波束的w(L)也越大。
　　第三，以橢圓偏振部分空間相干部分光譜相干電磁高斯-謝爾

4、模型脈沖波束(EGSMP)為例，基于隨機(jī)電磁波束的相干偏振理論和廣義Huygens-Fresnel原理，結(jié)合Rytov's相位結(jié)構(gòu)函數(shù)的二次近似和廣義斯托克斯(Stokes)參量，推導(dǎo)出斜程湍流大氣中傳輸時(shí)橢圓偏振部分空間相干部分光譜相干EGSMP波束在接收平面處的電磁交叉譜密度函數(shù)(CSDF)矩陣元和交叉偏振度的表達(dá)式。最后對比分析了湍流強(qiáng)度、波束的初始脈沖寬度、波束束寬、波束的空間相干長度和時(shí)間相干長度等對橢圓偏振波束和部分偏振波束