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大气湍流对高斯-谢尔模型光束孔径平滑因子的影响

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光学学报 2015年第A1期35卷 35-39页

作者：卢芳赵丹韩香娥西安电子科技大学物理与光电工程学院陕西西安710071

大气湍流严重影响了无线激光通信系统的性能，而孔径平滑效应能有效抑制湍流引起的光强闪烁效应。采用包含内外尺度影响的修正vonKarman湍流谱模型，并根据Tatarskii给出的孔径平滑因子定义式和波场交叉谱密度函数的互相干函数近似原理... 详细信息

大气湍流严重影响了无线激光通信系统的性能，而孔径平滑效应能有效抑制湍流引起的光强闪烁效应。采用包含内外尺度影响的修正vonKarman湍流谱模型，并根据Tatarskii给出的孔径平滑因子定义式和波场交叉谱密度函数的互相干函数近似原理，得到了高斯-谢尔模型（GSM）光束的闪烁孔径平滑因子。讨论了光源相干参量、湍流强度及湍流内外尺度对高斯-谢尔模光束闪烁孔径平滑效应的影响。结果表明：随着湍流的增强，部分相干光抑制湍流效应的作用逐渐减弱，并且湍流越强孔径平滑因子达到饱和的速度越快；湍流外尺度对孔径平滑因子的作用可忽略，内尺度对孔径平滑因子的影响显著，在分析光强闪烁问题时内尺度应作为重要影响参数之一。

关键词：大气光学孔径平滑因子广义惠更斯-菲涅耳原理高斯-谢尔模型交叉谱密度函数

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高斯－谢尔模型光束的变换特性

光学学报 1996年第3期16卷 378-381页

作者：张彬吕百达蔡邦维四川大学光电科学技术系

在一般情况下推导出高斯－谢尔模型光束经ＡＢＣＤ光学系统变换后的相干模迭加表示式。

关键词：高斯-谢尔模型光束相干模变换特性

海洋湍流中的量子高斯-谢尔光束偏振模型（英文）

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光子学报 2016年第5期45卷 154-160页

作者：夏明超张逸新李烨武玉谦江南大学理学院江苏无锡214000 江南大学江苏省轻工光电工程技术研究中心江苏无锡214000

研究湍流对海水光通信信道中传输的量子高斯-谢尔光束偏振度的影响.运用量子化场的惠更斯-菲涅尔原理,构建湍流海水中量子化高斯谢尔光束的产生和湮灭算符.基于海水折射率的空间功率谱,导出了量子高斯-谢尔光束的偏振度.数值结果表明:... 详细信息

研究湍流对海水光通信信道中传输的量子高斯-谢尔光束偏振度的影响.运用量子化场的惠更斯-菲涅尔原理,构建湍流海水中量子化高斯谢尔光束的产生和湮灭算符.基于海水折射率的空间功率谱,导出了量子高斯-谢尔光束的偏振度.数值结果表明:在参数给定条件下,温度与盐度的比值从-4.5变化到-0.5时,偏振度从0.75下降到0.20;接收光子数从20提高到50时,偏振度从0.91提高到0.96;光源横向尺寸从0.02m增大到0.12m时,偏振度从0.82提高到0.97;温度起伏对偏振度的影响高于盐度起伏的影响;提高发射光子数和增大发射孔径是扼制湍流干扰的有效方法.

关键词：偏振起伏高斯-谢尔模型海洋湍流产生算符与湮灭算符数值模拟

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部分相干光光束并合的光束传输变换特性

中国激光 2009年第9期36卷 2337-2340页

作者：李宾中吕百达川北医学院基础学院物理教研室四川南充637007 四川大学物理科学与技术学院四川成都610064

运用维格纳(Wigner)分布函数(WDF)研究了高斯-谢尔模型(GSM)描述的部分相干光-光束并合的光束传输特性。推导出了并合光束的光束传输因子(M^2因子)、峭度因子(K因子)以及光强分布的解析表达式。研究表明,并合光束的M^2因子、K因子、光... 详细信息

运用维格纳(Wigner)分布函数(WDF)研究了高斯-谢尔模型(GSM)描述的部分相干光-光束并合的光束传输特性。推导出了并合光束的光束传输因子(M^2因子)、峭度因子(K因子)以及光强分布的解析表达式。研究表明,并合光束的M^2因子、K因子、光强分布和束宽依赖于总的空间相干度α,间距x_d,束腰宽度ω_0和GSM子光束数日N,如果子光束具有较大的α值,并合光束在远场更能达到较高的峰值光强和较窄的束宽。

关键词：相干光学高斯-谢尔模型 Wigner分布函数光束传输因子(M^2因子) 峭度因子(K因子)

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部分相干无衍射光束经环形孔径的传输特性

光子学报 2016年第8期45卷 145-149页

作者：王硕琛谢晓霞吴逢铁华侨大学信息科学与工程学院福建省光传输与变换重点实验室福建厦门361021

理论上利用高斯谢尔模型和交叉谱密度的传播公式得到部分相干Bessel光束经过环形孔径的光强表达式.通过Mathcad软件数值模拟光强表达式,得到在不同传播距离的截面光斑图,结果表明部分相干Bessel光束在经过环形孔径后会产生空心光束.实... 详细信息

理论上利用高斯谢尔模型和交叉谱密度的传播公式得到部分相干Bessel光束经过环形孔径的光强表达式.通过Mathcad软件数值模拟光强表达式,得到在不同传播距离的截面光斑图,结果表明部分相干Bessel光束在经过环形孔径后会产生空心光束.实验中以绿光LED为光源,经轴棱锥聚焦得到部分相干Bessel光束,在其无衍射距离内放置环形孔径.使用体视显微镜照相系统拍摄部分相干Bessel光束经过环形孔径的衍射光斑图,得到的结果与模拟结果吻合.

关键词：物理光学空心光束交叉谱密度 Bessel光束高斯-谢尔模型部分相干光

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部分相干光通过像散透镜的聚焦特性

激光技术 2003年第4期27卷 374-376,379页

作者：潘留占吕百达四川大学激光物理与化学研究所洛阳师范学院物理系洛阳471022 华中科技大学激光技术国家重点实验室武汉430074

从部分相干光的传输理论出发 ,推导出高斯谢尔模型 (GSM )光束表示的部分相干光通过像散透镜后光强分布的解析表示式 ,并进行了数值计算。研究结果表明 ,像散影响部分相干光的聚焦特性。与没有像散情况比较 ,像散使部分相干光轴上最大... 详细信息

从部分相干光的传输理论出发 ,推导出高斯谢尔模型 (GSM )光束表示的部分相干光通过像散透镜后光强分布的解析表示式 ,并进行了数值计算。研究结果表明 ,像散影响部分相干光的聚焦特性。与没有像散情况比较 ,像散使部分相干光轴上最大光强的位置移动 ,导致实际焦点的光强减小。

关键词：部分相干光像散聚焦高斯-谢尔模型

部分相干电磁光束在湍流大气中传输的交叉偏振度

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华侨大学学报（自然科学版） 2011年第1期32卷 22-29页

作者：张国文蒲继雄华侨大学信息科学与工程学院福建泉州362021

推导部分相干电磁高斯-谢尔模型光束在湍流大气中的交叉谱密度矩阵.根据交叉偏振度的理论,研究部分相干电磁光束在湍流大气中的交叉偏振度的变化情况.研究表明,部分相干电磁光束的交叉偏振度由大气折射率结构常数、光源相关长度、光束... 详细信息

推导部分相干电磁高斯-谢尔模型光束在湍流大气中的交叉谱密度矩阵.根据交叉偏振度的理论,研究部分相干电磁光束在湍流大气中的交叉偏振度的变化情况.研究表明,部分相干电磁光束的交叉偏振度由大气折射率结构常数、光源相关长度、光束初始偏振度和观察点位置决定.交叉偏振度不同于一般偏振度,它的值不再仅仅局限在0～1,而是可以取任何非负值.同时也发现,与一般偏振度的分布趋势截然不同,交叉偏振度在湍流大气中会呈先扩散,后压缩的分布趋势.同时,当相关长度取值相等时,部分相干电磁光束在湍流大气中传输的交叉偏振度不再发生变化.

关键词：部分相干电磁光束高斯-谢尔模型湍流大气交叉偏振度

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宽频带部分相干光经光栅衍射的光谱变化现象

华侨大学学报（自然科学版） 2007年第3期28卷 239-242页

作者：郭悦韶渠彪蒲继雄华侨大学信息科学与工程学院福建泉州362021

研究宽频带部分相干光经过光栅衍射后的光谱变化,探讨光谱变化与入射部分相干光的空间相干度、入射狭缝的宽度,以及观测点的位置等关系.结果表明,高斯-谢尔模型(GSM)光束经光栅衍射后,其±1级衍射光束不同位置处的光谱将发生变化,即有... 详细信息

研究宽频带部分相干光经过光栅衍射后的光谱变化,探讨光谱变化与入射部分相干光的空间相干度、入射狭缝的宽度,以及观测点的位置等关系.结果表明,高斯-谢尔模型(GSM)光束经光栅衍射后,其±1级衍射光束不同位置处的光谱将发生变化,即有的点处光谱将发生红移,有的点处光谱将发生蓝移,并且衍射光束的衍射角与角频率成反比.此外,单缝缝宽越大,GSM光束传播距离越长,光谱宽度Γ值越大,即光谱越宽.最后,从理论上给予论证.

关键词：高斯-谢尔模型宽频带光栅衍射部分相干光

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蓝绿激光海洋湍流及其下行信道传输特性研究

蓝绿激光海洋湍流及其下行信道传输特性研究

作者：苗希彩西安电子科技大学

学位级别：硕士

自蓝绿激光水下透光窗口发现以来,机载/星载激光对潜通信作为最有发展前景的技术之一,受到国内外广泛关注。目前限制激光通信发展的最主要因素是复杂的传输信道特征,包括大气信道,气海界面以及海水信道,相对于上述单一信道,激光在考虑... 详细信息

自蓝绿激光水下透光窗口发现以来,机载/星载激光对潜通信作为最有发展前景的技术之一,受到国内外广泛关注。目前限制激光通信发展的最主要因素是复杂的传输信道特征,包括大气信道,气海界面以及海水信道,相对于上述单一信道,激光在考虑泡沫覆盖粗糙海面的整体信道中传输特性研究较少;同时海水中伴随温度波动和盐度波动引起的折射率随机起伏而产生的海洋湍流对传输激光的影响成为近几年研究热点,相对于单束相干光束,部分相干光束及其阵列具有一定的抗湍流效应,因此深入研究其在海洋湍流中的传输特性具有重要意义。基于此,本文重点研究了海洋湍流对部分相干光束阵列传输特性的影响。同时定量分析了不同海况条件下,激光通过下行信道的能量衰减特性。论文首先介绍了海洋湍流模型,系统分析了湍流参数(动能耗散率e、温度方差耗散率c、温度梯度与盐度梯度比值w)对湍流的影响,结果表明,不同于大气湍流中温度对湍流的影响特征,海洋湍流中盐度对湍流的影响数倍于温度的影响。通过搭建激光液体湍流传输模拟实验,进一步验证了湍流对传输激光的影响,也为进一步的理论验证提供实验条件。根据广义惠更斯-菲涅尔原理,研究了湍流参数对相干与非相干合成GSM阵列光束平均光强以及空间相干性的影响,结果表明,在不同湍流强度下,其影响距离在几十米到几百米之间。通过计算海洋湍流环境中高斯光束,GSM光束,高斯阵列,GSM阵列的平均光强和光束展宽,进一步证明了部分相干光束阵列在海洋湍流中的传输优越性。同时对于EGSM阵列光束,研究了其通过海洋湍流的空间相干特性以及偏振特性,结果表明:当传输距离较近时,光源初始状态对光束相干及偏振特性起决定作用,随传输距离增加,光束的相干与偏振特性将由光束初始状态,湍流强度以及湍流路径累积效应共同决定。基于Mie散射及粗糙面散射理论研究了蓝绿激光通过海雾,泡沫覆盖粗糙海面以及叶绿素垂直非均匀分布的海水信道的能量衰减特性,结果表明:激光下行信道传输中,叶绿素对激光功率的影响最为显著。在海水中传输距离100m接收平面处,不同叶绿素浓度分布会引起-59dB110dB的能量衰减,其对激光功率的衰减效应远大于海洋湍流;其次,在风速及能见度较小的浓雾下,激光功率具有相对较大的衰减,在100m的接收平面处,浓雾(V=100m)相较于薄雾(V=1000m)激光透过率极值低约10.7dB。而当能见度达到一定范围(V=500m),风速变化带来的海面粗糙度变化以及覆盖泡沫主要对激光透射角域产生显著影响,同时对激光功率的透射极值产生一定影响。

关键词：海洋湍流高斯-谢尔模型阵列光束蓝绿激光粗糙面散射