激光大气传输相位屏的时间相关性测量

发布时间：2022-02-12 04:18

　　为了提高动态大气湍流模拟相位屏时间上的模拟精度,提出了利用时间协方差测量时间相关性的方法,在基于液晶空间光调制器（LC-SLM）的大气湍流相位屏模拟方法、时间特性等方面开展了研究。采用功率谱反演法生成湍流模拟相位屏,给出了时间变量及时间功率谱的计算方法,搭建了基于LC-SLM的大气湍流相位屏模拟实验系统,并对上述方法进行了实验验证。实验结果表明:激光畸变损失情况下,时间协方差的计算误差可控制在8.0%左右,且该模拟方法下相位屏的时间模拟精度较好。 

【文章来源】：光通信技术. 2020,44(10)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

激光大气传输实验装置图

本文所需网格点数为4096×4096，相位屏的单面长度为D=6.144×10-2 m，湍流外尺度为L0=10 m，湍流内尺度为l0=0 m。选取弱湍流条件下大气相干长度r0=0.1 m。生成的相位屏及相位结构函数对比图如图2所示，从图2(b）可以看出模拟结果和理论结果比较接近。2.3 基于LC-SLM的相位屏加载方式

在图3中，时间变量τ乘以特征频率进行归一化，归一化频率f=ωt2π=17.27 Hz。图3(a）中，弱湍流情况下，因为漂移效应的影响，在质心和光轴处测量的时间协方差结果有些偏差。这与式（6）的理论模型相比大致相符。图3(b）为弱湍流下的时间功率谱。可以看出，在弱湍流环境下，理论模型与低频模拟结果大致相同，而因为光束在Kolmogorov谱下的协方差函数是近似值，所以理论时间功率谱中较高频率处的功率谱衰减比实验结果中功率谱衰减得更快。但时间功率谱的截止频率和理论模型相同，该频率在0.163～0.217 krad变化。弱湍流下质心和距离光轴的距离处的时间协方差和时间功率谱如图4所示。可以看出，光束漂移的影响比图3的更明显。但在光轴上测量的时间协方差值仍然与理论模型一致。

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
[1]泰勒冻结假设在近中性大气表面层的适用性研究[D]. 韩国文.兰州大学 2018

硕士论文
[1]FSO系统中激光在雾霾环境下的大气透过率研究[D]. 张启东.西安理工大学 2019



本文编号：3621249