湍流环境中涡旋光束的传输与轨道角动量的识别

发布时间：2021-10-13 16:34

　　由于激光的波束宽度较窄且方向性较好,因此自由空间光通信技术相比较传统通信技术具有较强的机密性和抗干扰能力。涡旋光束相比较传统光束增加了轨道角动量这一新型自由度,利用这一新型自由度不仅能增大信息传输量,而且也能大大提高信息安全性。因此对涡旋光束在复杂环境中湍流效应、通信性能及轨道角动量识别的研究有助于真正实现涡旋光束在自由空间的应用。本论文主要根据相位屏方法和广义Huygens-Fresnel原理研究了拉盖尔高斯光束和贝塞尔高斯光束在大气和海洋湍流环境中的湍流效应。此外还研究了修正贝塞尔高斯光束和贝塞尔高斯光束在海洋湍流中的通信误码率。利用机器学习结合湍流效应的方法对接收端涡旋光束轨道角动量的识别进行了探索。主要研究内容以及所取得的研究成果包含以下几个方面:1、利用功率谱反演方法得到各向异性大气湍流相位屏,根据广义Huygens-Fresnel原理分别建立了拉盖尔高斯光束和贝塞尔高斯光束在各向异性大气湍流中的传输模型,并对湍流效应进行了相应研究,包括光强演化、光强闪烁、波束抖动和波束展宽。比较了拉盖尔高斯光束和贝塞尔高斯光束在同一环境下的湍流效应差异,比较了各向异性大气湍流与各向同性大气... 

【文章来源】：西安电子科技大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：108 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

湍流模型结构示意图

(2-11)图2.2 不同归一化大气折射率起伏功率谱随 的变化情况根据 non-Kolmogorov湍流理论，Kolmogorov湍流功率谱可以进一步扩大适用范围，从而形成了 non-Kolmogorov湍流功率谱[99,100]：

C表示一般大气湍流折射率结构常数。图2.3 各向异性湍流示意图图 2.3 给出了 xy 方向上各向异性的示意图。图中类似于气泡的椭圆表示各个尺度的湍流旋涡，最大的表示湍流外尺度，最小的表示湍流内尺度。椭圆形的湍流旋涡可用 和 分别表示长轴和短轴，即为各向异性参数。若是在各向异性大气湍流环境中，则湍流旋涡表现出明显的横向拉伸现象，表现为椭圆形。若是在各向同性大气

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
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硕士论文
[1]大气光学湍流预报模式研究[D]. 吕洁.中国科学技术大学 2017
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本文编号：3435008