此在激光通信中可获得容量更大、波束更窄、增益更高、抗干扰性更强和保密性
更好等一系列优点,近年来激光的近地应用已经得到很好的发展,如激光通讯、
激光测距、激光制导、激光雷达、激光武器等。随着激光技术日趋成熟,激光在
大气中的应用正受到世界各国日益广泛的重视。
大气作为一种湍流介质,具有许多不同的气体漩涡,这些湍涡具有不同的尺
寸,在大气边界层内,可观测分析到最大尺度涡旋约为1 千米到数百米;而最小
尺度约为1 毫米[1]
。又由于大气本身的运动,温度差,压力差,密度差,导致了
大气折射率分布的不均匀性,使光波的侧向散射和后向散射都比较弱,而前向散
射则比较强。当接收器沿光线对准光源时,前向散射波的随机变化,使接收到的
光波,无论振幅或相位等参数,都产生随机起伏,这些现象,统称为光波传播的
湍流效应。这都导致了激光束的光束质量下降。激光雷达等的自由空间光通信技
术,都是以激光作为载体,在真空或大气中传递信息的通信技术,当激光在大气
中传输时,受到湍流效应的极大影响,湍流效应会导致传输光束的波前随机起伏,
引起光束抖动、光斑漂移、强度起伏(闪烁)、光束扩展等[2-4]
,从而导致激光束的
光束质量下降,严重影响了激光通信系统的稳定性和可靠性。为此,当激光测距
和激光雷达系统工作在近地环境,我们必须要考虑近地大气扰动是否会影响系统
的工作状态和工作特性。
其中光束强度的起伏即光强闪烁一直是一个令人十分关注的问题,  许多研
究工作者对此进行了研究。光强闪烁是光学大气湍流研究中最为重要的一部分,
对大气自由通信影响较大,随着光强闪烁研究的日渐深入,对激光雷达测距特性,
激光雷达系统设计优化,性能评估具有重要意义。
1.2  国内外研究进展
自从激光出现后,激光在测距、通信领域的巨大潜在应用使学术界对它在大
气中的传输性质倍感兴趣,研究骤然升温,众多学者对激光在大气中的传输特性
进行了理论上的各种探讨和实验观测。关于湍流大气中波传播、散射理论早在二
十世纪四十年代就有了研究,迄今己有半个多世纪。理论上的研究到 1970 年己
基本成熟,光通过大气会受到大气分子吸收、散射以及大气湍流影响 ,人们将
大气作为吸收、混浊、湍流介质做了一系列的探讨和计算,得到了激光在大气中
传输的基本描述。时至今日人们基本上己经达成这样的共识:寻求一个解决光波
在随机介质中传播的各种问题的普适理论与方法的希望渺茫。于是人们便将精力
集中于各种具体问题,寻找各自的解决办法。在大气湍流对激光传输造成重要影
响的情况中,光强闪烁一直以来是一个由来已久且困扰较大的问题,而数值模拟
在模拟大气传输特别是光强闪烁方面有着不可替代的优势。下面主要介绍了大气
湍流的研究现状及进展,光强闪烁(光强起伏)的研究现状及进展,以及相位屏
的研究进展。
1.2.1  湍流介质中光传播
湍流介质中的光传播具有两个主要特点:一是湍流介质的随机性,决定了必
须使用统计的方法处理问题;二是介质折射率的起伏是微弱的,使人们首先考虑
使用微扰法。最早是应用几何光学近似法,但适用范围有限。Born  近似是最常
用的微扰方法,然而在光传播研究领域中的应用结果并不理想。而 Rytov[6-9]平缓
上一篇:Potts细胞分化与癌化的模拟研究+文献综述
下一篇:膨胀石墨的制备及表面修饰+文献综述

椭圆高斯涡旋光束在湍流大气中的传输特性

基于微型涡流发生器的超...

电磁高斯谢尔模光束在大...

Matlab涡旋光束在湍流大气...

中国学术生态细节考察《...

AT89C52单片机的超声波测距...

C#学校科研管理系统的设计

医院财务风险因素分析及管理措施【2367字】

志愿者活动的调查问卷表

承德市事业单位档案管理...

国内外图像分割技术研究现状

神经外科重症监护病房患...

10万元能开儿童乐园吗,我...

公寓空调设计任务书