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相似文献
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1.
杨帆  季小玲 《光子学报》2014,38(11):2948-2952
基于相干性和偏振性统一理论,采用Rytov相位结构函数平方近似推导出了部分相干电磁平顶光束在湍流大气中传输的偏振度、相干度和光谱强度公式,并研究了湍流对其传输特性的影响.研究表明,偏振度和相干度与源光谱的带宽无关.大气湍流使得不同阶数的部分相干电磁平顶光束的偏振度经长程传输后均趋于其初始值.大气湍流使得部分相干电磁平顶光束与电磁高斯-谢尔模型光束相干度的差别减小,并导致相干度的振荡和相位奇异现象消失.大气湍流使得相干性较好的部分相干电磁平顶光束的光谱跃变现象消失.  相似文献   

2.
大气湍流对部分相干电磁平顶光束传输的影响   总被引:1,自引:1,他引:0  
基于相干性和偏振性统一理论,采用Rytov相位结构函数平方近似推导出了部分相干电磁平顶光束在湍流大气中传输的偏振度、相干度和光谱强度公式,并研究了湍流对其传输特性的影响.研究表明,偏振度和相干度与源光谱的带宽无关.大气湍流使得不同阶数的部分相干电磁平顶光束的偏振度经长程传输后均趋于其初始值.大气湍流使得部分相干电磁平顶光束与电磁高斯一谢尔模型光束相干度的差别减小,并导致相干度的振荡和相位奇异现象消失.大气湍流使得相干性较好的部分相干电磁平顸光束的光谱跃变现象消失.  相似文献   

3.
李晋红  吕百达 《物理学报》2011,60(7):74205-074205
基于广义惠更斯-菲涅耳原理,以高斯-谢尔模型(GSM)涡旋光束作为典型的部分相干涡旋光束,推导出GSM涡旋光束通过大气湍流斜程传输的平均光强、均方根束宽和交叉谱密度函数的解析表达式,并用以研究了大气湍流中上行和下行对GSM涡旋光束传输和对相干涡旋的影响.结果表明,在相同条件下,GSM涡旋光束下行传输受大气湍流的影响要小于上行传输,下行传输时相干涡旋拓扑电荷守恒距离要长于上行传输.对所得结果做了物理解释. 关键词: 部分相干涡旋光束 相干涡旋 大气湍流 上行和下行传输  相似文献   

4.
基于广义惠更斯-菲涅耳原理,推导出部分相干厄米高斯(H-G)光束通过斜程大气湍流传输的均方根束宽和角扩展的解析表达式,并用以研究了传输路径和光束阶数对部分相干H-G光束传输的影响。引入相对束宽和相对角扩展来定量描述光束抗拒大气湍流的能力。结果表明:在相同条件下,部分相干H-G光束斜程传输受大气湍流的影响要小于水平传输,与水平传输相比斜程传输更有利于部分相干光束在大气湍流中的传输,光束阶数越大部分相干H-G光束受大气湍流的影响越小。  相似文献   

5.
基于非Kolmogorov谱模型,利用广义惠更斯-菲涅耳原理和维格纳分布函数的二阶矩定义,推导出部分相干厄米高斯(H-G)光束在非Kolmogonov大气湍流中传输因子的解析表达式,并用以研究了非Kolmogorov大气湍流对部分相干H-G光束传输因子的影响。结果表明,部分相干H-G光束在非Kolmogorov大气湍流中传输时,传输距离、湍流外尺度、广义结构常量和空间相关长度越小,湍流内尺度和光束阶数越大,光束传输受非Kolmogorov大气湍流影响越小,光束质量越好。当广义指数取3.11时,部分相干H-G光束在传输过程中表现的光束质量最差。  相似文献   

6.
何雪梅  吕百达 《物理学报》2012,61(5):54201-054201
一些实验表明, 实际大气会偏离理想Kolmogorov模型. 本文基于广义Huygens-Fresnel原理和Toselli等提出的非Kolmogorov湍流模型, 推导出部分相干双曲正弦-Gauss (HSG)涡旋光束通过非Kolmogorov大气湍流的解析传输公式, 并用以对两束部分相干HSG涡旋光束相干叠加和非相干叠加形成的合成相干涡旋在非Kolmogorov大气湍流中的动态演化进行了研究. 结果表明, 合成光束平均光强的演化过程与非Kolmogorov湍流的广义指数α, 源平面上叠加涡旋光束拓扑电荷的符号, 以及叠加方式有关. 合成相干涡旋在非Kolmogorov大气湍流中传输时会出现移动、产生和湮灭. 广义指数α, 拓扑电荷符号, 以及叠加方式都会影响其演化行为. 最后, 将本文所得结果与相关文献做了比较.  相似文献   

7.
大气湍流对部分相干平顶高斯光束的影响   总被引:4,自引:3,他引:1       下载免费PDF全文
采用相屏近似处理方法对激光通过湍流大气的传输进行了数值模拟。从数值模拟的结果拟合出两个公式:一是通过湍流前后部分相干平顶高斯光束的束宽平方比随阶数、传输距离和湍流强度的变化关系式;一是通过湍流后的相干长度随初始光束相干长度、湍流相干长度的变化关系式。研究发现:部分相干平顶高斯光束分解为相互独立的厄米-高斯光束的叠加;相干性越差的光束受到湍流的影响程度就越小;湍流对光束传输的影响与光束自身相干特性对其传输的影响之间是不相关的。  相似文献   

8.
陈晓文  汤明玥  季小玲 《物理学报》2008,57(4):2607-2613
基于广义惠更斯-菲涅耳原理,并采用Rytov相位结构函数二次近似,推导出了部分相干厄米-高斯(H-G)光束通过大气湍流传输的光谱相干度公式,研究了湍流对光束的空间相干特性的影响.研究表明,部分相干H-G光束通过大气湍流传输其光谱相干度会出现振荡和相位奇异现象,但随着湍流的增强,振荡减弱,直至振荡和相位奇异现象消失,这一特性与高斯-谢尔模型光束的差异很大.光束的相干参数越小,光束空间相干性受湍流的影响也越小.此外,还研究了光谱相干度二阶矩宽度与光谱强度二阶矩宽度间的关系,得到一些有意义的结果,并给出了合理的 关键词: 部分相干厄米-高斯光束 大气湍流 光谱相干度 二阶矩宽度  相似文献   

9.
季小玲 《物理学报》2011,60(6):64207-064207
推导出了部分相干双曲余弦高斯光束在自由空间和湍流大气中传输瑞利区间的解析公式,并研究了湍流对光束瑞利区间的影响.研究表明,部分相干双曲余弦高斯光束的瑞利区间由湍流强度和光束参数等因数共同确定.湍流使得光束的瑞利区间缩短,并且湍流越强瑞利区间越短.在自由空间中,瑞利区间随光束相干参数 α 、光束参数 β 和高斯束宽 w 0的增大以及波长 λ 的减小而增大.但是, α,β 和 w 0越小以及 λ 越大,瑞利区间受湍流的影响越小.并且,当 关键词: 瑞利区间 部分相干双曲余弦高斯光束 大气湍流 自由空间  相似文献   

10.
相干合成光束在湍流大气中的传输   总被引:4,自引:0,他引:4  
周朴  许晓军  刘泽金  储修祥 《光学学报》2008,28(11):2051-2056
分析了湍流大气对相干合成光束传输的影响,根据广义惠更斯-菲涅耳原理,对相干合成光束在不同强度湍流大气中传输进行计算,对接收平面处的光强分布的统计特性,如桶中功率(PIB)曲线、局部功率曲线进行比较.研究结果表明,较弱的湍流大气对相干合成光束的传输影响较小,接收平面的光强分布以及PIB曲线基本不变;随着湍流强度的增大,相干合成光束的光强分布和PIB曲线产生显著变化,光斑扩展和能量的弥散速度加快,光束的能量集中度显著降低.计算了湍流大气传输后光束的空间相干度,认为空间相干度下降是降低相干合成效果的原因,对如何降低湍流大气的影响进行讨论.  相似文献   

11.
Normalized intensity distribution, the complex degree of coherence and power in the bucket for partially coherent controllable dark hollow beams (DHBs) with various symmetries propagating in atmospheric turbulence are derived using tensor method and investigated in detail. Analytical results show that, after sufficient propagation distance, partially coherent DHBs with various symmetries eventually become circular Gaussian beam (without dark hollow) in turbulent atmosphere, which is different from its propagation properties in free space. The partially coherent DHBs return to a circular Gaussian beam rapidly for stronger turbulence, higher coherence, lower beam order, smaller p or smaller beam waist width. Another interesting observation is that the profile of the complex degree of coherence attains a similar profile to that of the average intensity of the related beam propagating in a turbulent atmosphere. Besides the laser power focusablity of DHBs are better than that of Gaussian beam propagating in turbulent atmosphere.  相似文献   

12.
冯涛  林强 《光学学报》2005,25(3):93-296
对扰动大气中传输的部分相干光束的光谱演化特性进行了研究。利用推广的惠更斯一菲涅耳原理.得到了扰动大气中部分相干光束的交叉光谱密度,据此分析了在大气扰动影响下部分相干光束的频移效应以及空间相干度的变化规律。结果表明:由于大气扰动的影响,在光束传输过程中,轴上光谱先是出现蓝移,蓝移量先增大后减小,传输足够远距离之后将出现红移,并且光束的相干性越差,就需要传播越远的距离才会发生红移;而光束的空间相干度随传输距离增大到一定程度之后开始减小,最终将趋于零。通过与自由空间中部分相干光的传输特性比较,发现当光束的传输距离比较小时.大气扰动效应对光谱特性的影响很小,只有在传输距离足够远时,大气扰动对光谱特性的影响才会明显地表现出来。  相似文献   

13.
Based on the extended Huygens–Fresnel principle, we study the propagation properties of partially coherent double-vortex beams in turbulent atmosphere. The intensity distribution of the beams on propagation and the influence of the characteristic parameters are investigated in great detail. It is shown that when the beams propagate in turbulent atmosphere, the intensity distributions are of double-ring structure near the source plane, but they will experience change, which are determined by the topological charges, the spatial coherence, source beam width and atmospheric turbulence. These results may have applications in space optical communication.  相似文献   

14.
With the help of the tensor method, the analytical expression for the cross-spectral density of the radial partially coherent flat-topped array (RPCFTA) beams propagating in a turbulent atmosphere is derived, where the correlated superposition and uncorrelated superposition are considered. The average intensity, the spatial coherence properties and power in bucket (PIB) of these kinds of beams are investigated in detail. It is shown by numerical results and analysis that the average intensity and the spatial coherence of the correlated or uncorrelated RPCFTA beams will change on propagation and this change is dependent upon the correlation of the source's beamlets and atmospheric turbulence. In addition, the comparisons of the average intensity and the spatial coherence between the correlated and the uncorrelated RPCFTA beams propagating both in turbulent atmosphere and in free space are also given, and some interesting results are obtained. The laser power of focus ability of the single PCFT beam is worse than that of the correlated RPCFTA beam and but better than that of the uncorrelated RPCFTA beam when propagation distance in turbulent atmosphere is far-field plane.  相似文献   

15.
王锐 《发光学报》2014,35(7):835-839
为了有效抑制激光大气传输过程中引起的闪烁效应,本文围绕照明光束相干性与闪烁指数关系展开研究。首先,明确闪烁效应产生机理,建立与光束相干性相关的数学模型。然后,采用偏振分光元件将出射激光分为4束,并破坏其相干性。在此基础上,以随机相位屏为核心元件构建大气湍流仿真实验装置,评估不同光束相干性条件下的远场光斑闪烁指数。实验结果表明,4束光照明的光斑闪烁指数比单光束照明降低了75%。理论分析及实验结果均证明了多束部分相干光在抑制光强闪烁效应方面的有效性。  相似文献   

16.
With the help of a tensor method, we derive an explicit expression for the on-axis scintillation index of a circular partially coherent dark hollow (DH) beam in weakly turbulent atmosphere. The derived formula can be applied to study the scintillation properties of a partially coherent Gaussian beam and a partially coherent flat-topped (FT) beam. The effect of spatial coherence on the scintillation properties of DH beam, FT beam and Gaussian beam is studied numerically and comparatively. Our results show that the advantage of a DH beam over a FT beam and a Gaussian beam for reducing turbulence-induced scintillation increases particularly at long propagation distances with the decrease of spatial coherence or the increase of the atmospheric turbulence, which will be useful for long-distance free-space optical communications.  相似文献   

17.
实验测量了不同空间相干度的部分相干光在实际大气湍流中传输的闪烁指数。结果表明:随着入射光空间相干度的降低,闪烁随光传输距离增长而增加的趋势变得缓慢,甚至出现减小的情况。此外,与完全相干光的闪烁指数随着径向距离的增加而增加不同,部分相干光的闪烁指数沿着光斑径向距离的增加不一定增加,而有可能出现降低。相干度越低,该效应越明显。  相似文献   

18.
Based on the extended Huygens–Fresnel integral, analytical formulas for the cross-spectral density, mean-squared beam width and angular spread of a partially coherent elegant Hermite–Gaussian (HG) beam in turbulent atmosphere are derived. The evolution properties of the average intensity, spreading and directionality of a partially coherent elegant HG beam in turbulent atmosphere are studied numerically. It is found that the partially coherent elegant HG beam with smaller initial coherence width, larger beam order and longer wavelength is less affected by the atmospheric turbulence. Compared to the partially coherent standard HG beam, the partially coherent elegant HG beam is less affected by turbulence under the same condition. Furthermore, it is found that there exist equivalent partially coherent standard and elegant HG beams, equivalent fully coherent standard and elegant HG beams, and an equivalent Gaussian–Schell-model beam may have the same directionality as a fully coherent Gaussian beam whether in free space or in turbulent atmosphere. Our results can be utilized in short and long atmospheric optical communication systems.  相似文献   

19.
Tao Wang 《Optik》2009,120(16):829-834
Based on the extended Huygens-Fresnel principle, the propagation formulate for partially coherent aberrated beam in a turbulent atmosphere has been derived. Then the propagation of such beams in the turbulent atmosphere has been studied in great detail. It is found that beams with spherical aberration spread more rapidly than those without spherical aberration. It is also found that the beam spreads more rapidly for a stronger turbulence or a source with lower coherence. In addition, some explanation to those results is also given.  相似文献   

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