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地空激光大气斜程传输湍流效应的数值模拟分析 被引量：20
1
作者 钱仙妹 朱文越 饶瑞中 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2008年第5期787-792,共6页
大气湍流效应是制约各种激光工程应用的重要因素之一。采用多层相位屏的模拟方法,针对地空激光大气的长距离斜程传输进行了大量数值模拟,通过变化天顶角、光束初始半径和激光波长等传输条件,定量分析了光束的有效半径、相对真空扩展倍... 大气湍流效应是制约各种激光工程应用的重要因素之一。采用多层相位屏的模拟方法,针对地空激光大气的长距离斜程传输进行了大量数值模拟,通过变化天顶角、光束初始半径和激光波长等传输条件,定量分析了光束的有效半径、相对真空扩展倍数、光斑质心漂移均方根和63.2%环围能量的平均功率密度等统计参量在不同传输条件下受湍流的影响程度和变化规律。结果表明:天顶角越大,湍流效应越强,光束受到湍流的影响越大;波长越短,光束受到湍流的影响越强;光斑的漂移随光束初始半径的增大而减小,且与波长无关;在湍流效应和衍射效应的综合作用下,光束有效半径和63.2%环围能量的功率密度随波长和光束初始半径均不是单调变化。这可为激光工程应用提供一定的理论分析和性能预测依据。 展开更多
关键词 光传播 地空斜程传输 湍流效应 数值模拟
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湍流大气中光波闪烁的斜程问题研究 被引量：9
2
作者 吴振森 骆志敏 +1 位作者 郭立新 赵振维 《电波科学学报》 EI CSCD 2002年第3期254-257,268,共5页
根据光波斜程传输理论以及随高度变化的ITU R湍流大气结构常数模型 ,将水平传输的修正Rytov方法扩展到了斜程传输问题中。在零内尺度湍流谱模型下 ,得到了平面波入射时从弱起伏湍流区到强起伏湍流区闪烁指数随斜程Rytov方差的变化规律 ... 根据光波斜程传输理论以及随高度变化的ITU R湍流大气结构常数模型 ,将水平传输的修正Rytov方法扩展到了斜程传输问题中。在零内尺度湍流谱模型下 ,得到了平面波入射时从弱起伏湍流区到强起伏湍流区闪烁指数随斜程Rytov方差的变化规律 ,最后讨论了闪烁指数随天顶角的变化情况。 展开更多
关键词 湍流大气 光波 闪烁 斜程传播 修正Rytov解
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部分相干光在大气湍流中的光束扩展及角扩展 被引量：9
3
作者 柯熙政 王婉婷 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2015年第9期2726-2733,共8页
基于广义惠更斯-菲涅耳原理、交叉谱密度函数,利用修正Von Karmon谱模型以及ITU-R颁布的大气折射率结构常数模型,推导出部分相干高斯-谢尔光束在大气湍流中传输时的束宽及角扩展表达式,讨论并对比斜程和水平两种传输方式下天顶角、传输... 基于广义惠更斯-菲涅耳原理、交叉谱密度函数,利用修正Von Karmon谱模型以及ITU-R颁布的大气折射率结构常数模型,推导出部分相干高斯-谢尔光束在大气湍流中传输时的束宽及角扩展表达式,讨论并对比斜程和水平两种传输方式下天顶角、传输距离、湍流强度、相干长度等参数对光束束宽与角扩展的影响,同时分别从相对束宽和相对角扩展的角度分析各种参数对于光束抑制湍流能力的影响,并给予相应的物理解释。结果表明:当天顶角小于π/3时,光束在斜程传输时的光束扩展和角扩展量接近于垂直传输,所受湍流影响很小。传输距离大于1 km时,束宽和相对束宽随传输距离的增加而明显增加。光束相干长度越大,光束所受湍流影响越大,而束宽及角扩展会随之减小。 展开更多
关键词 部分相干光 斜程传输 光束扩展 角扩展
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微波斜径传播对流层大气湍流结构常数模型 被引量：4
4
作者 杨瑞科 吴振森 赵振维 《微波学报》 CSCD 北大核心 2003年第2期64-68,共5页
在微波遥感和卫星通信领域内 ,对流层湍流大气引起的信号闪烁现象的研究是至关重要的一个问题。引起接收信号闪烁的大气折射率起伏一般由大气结构常数Cn2 来度量。根据ITU R光波波段的Cn2 模型及ITU R幅度闪烁标准偏差σχ 的经验模型... 在微波遥感和卫星通信领域内 ,对流层湍流大气引起的信号闪烁现象的研究是至关重要的一个问题。引起接收信号闪烁的大气折射率起伏一般由大气结构常数Cn2 来度量。根据ITU R光波波段的Cn2 模型及ITU R幅度闪烁标准偏差σχ 的经验模型讨论了在微波波段影响Cn2 的主要因素 ;建立了微波波段的Cn2 模型。其优点是考虑了大气温度和湿度随高度的变化。根据湍流的幅度闪烁理论 ,在频率分别为 12GHz,2 0GHz和 30GHz时 ,用该Cn2 模型计算了σχ,并与ITU R和Ortgies模型的预测结果进行了比较 ,结果表明一致性较好 ,说明该Cn2 模型是实用的。 展开更多
关键词 对流层 大气折射率 大气结构常数 幅度闪烁 微波斜径传播 大气湍流
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湍流大气中斜程传输光场的相位特性 被引量：2
5
作者 张晓欣 韩开 +1 位作者 付福兴 张彬 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第8期1925-1929,共5页
运用功率谱反演法对斜程传输大气湍流扰动相位屏进行了数值模拟。通过建立激光束初始畸变相位模型,从波前峰谷值和波前功率谱密度函数两个方面,对激光束通过大气湍流后的相位特性进行了研究,重点分析了湍流传输距离和天顶角对激光束波... 运用功率谱反演法对斜程传输大气湍流扰动相位屏进行了数值模拟。通过建立激光束初始畸变相位模型,从波前峰谷值和波前功率谱密度函数两个方面,对激光束通过大气湍流后的相位特性进行了研究,重点分析了湍流传输距离和天顶角对激光束波前相位分布的影响。研究结果表明:激光束在湍流大气斜程传输后,其波前相位会发生明显畸变,且空间高频相位较低频相位所占比例明显增加;通过湍流后的波前相位与传输距离及天顶角密切相关,传输距离越长,天顶角越大,相位畸变程度越大,高频相位所占比例越多。 展开更多
关键词 斜程传输 相位畸变 高频相位 天顶角 传输距离
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二种湍流大气光束短期扩展理论的比较 被引量：3
6
作者 张逸新 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2006年第z1期394-398,共5页
通过数值计算斜程大气路径上传输光束的束径短期端流扩展,比较了由基于广义韦更斯-菲涅耳衍射理论导出的光束短期湍流扩展半径 Yura 理论与建立在大尺度湍涡主要产生传输光束偏折(光束抖动)和小尺度湍涡主要导致光束扩展等假设基础上的 ... 通过数值计算斜程大气路径上传输光束的束径短期端流扩展,比较了由基于广义韦更斯-菲涅耳衍射理论导出的光束短期湍流扩展半径 Yura 理论与建立在大尺度湍涡主要产生传输光束偏折(光束抖动)和小尺度湍涡主要导致光束扩展等假设基础上的 Fante 光束短期湍流扩展半径理论间的差异,分析指出 Yura 理论与Fante 理论在不同传输条件下所反映出光束短期扩展的总体规律是一致的,但是在光束扩展增长的趋势、扩展半径与发射散束径间函数等关系细节上存在着较大差异. 展开更多
关键词 大气湍流 光束短期扩展 斜程传输 Yura理论 Fante理论
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中国北方大气湍流中微波传播闪烁问题研究
7
作者 马保科 郭立新 杨瑞科 《微波学报》 CSCD 北大核心 2009年第4期28-32,共5页
从分析影响微波段大气折射率结构常数的因素入手,考虑了温度和相对湿度对这一波段大气折射率结构常数的影响,建立了我国北方地区微波段大气折射率结构常数C2n模型,并以此模型为基础分析和推导了K-Ka波段的平面波在湍流大气中水平和斜程... 从分析影响微波段大气折射率结构常数的因素入手,考虑了温度和相对湿度对这一波段大气折射率结构常数的影响,建立了我国北方地区微波段大气折射率结构常数C2n模型,并以此模型为基础分析和推导了K-Ka波段的平面波在湍流大气中水平和斜程传输时的闪烁指数。研究表明:温度和相对湿度对微波段大气折射率结构常数有一定的影响,但湿度影响相对较小;同时在其它条件不变的情况下,和光波段一样,湍流的内尺度、传播高度、路径天顶角对微波段闪烁指数均有一定的影响。 展开更多
关键词 大气结构常数 闪烁指数 斜程传输 修正Rytov方法
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大气湍流下激光斜程通信误码率分析 被引量：2
8
作者 吴郁 周亚民 +1 位作者 王忠思 刘兵 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2014年第11期1193-1196,共4页
自由空间激光通信系统的性能容易受大气湍流效应影响而下降。针对地空激光通信的实际情况,将修正Rytov方法应用于大气湍流条件下的光波斜程传输研究。基于ITU-R大气结构常数模型,建立了湍流条件下系统误码率的数学计算模型,对不同强度... 自由空间激光通信系统的性能容易受大气湍流效应影响而下降。针对地空激光通信的实际情况,将修正Rytov方法应用于大气湍流条件下的光波斜程传输研究。基于ITU-R大气结构常数模型,建立了湍流条件下系统误码率的数学计算模型,对不同强度湍流信道的系统误码率进行了数值计算,讨论了误码率受通信高度、天顶角、工作波长及近地面风速等系统参数影响程度及变化规律。结果表明:大气湍流强度是影响系统性能的决定性因素;在相同强度湍流条件下,系统的误码率随通信高度、天顶角、风速的增大而增大,随工作波长的增大而减小。 展开更多
关键词 激光通信 斜程传输 修正Rytov解 误码率
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湍流尺度和相干参数对传输光强的影响 被引量：1
9
作者 毛鑫峰 吴昊 +2 位作者 覃万富 周鹏 顾金林 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期100-106,共7页
文章利用交叉谱密度函数得到了部分相干光的光强表达式,利用该表达式分析了斜程大气传输中湍流内外尺度、光源相干参数、天顶角对接收光强的影响。结果表明:斜程大气传输过程中,光源相干参数ζs越大,接收光强受湍流内外尺度变化的影响... 文章利用交叉谱密度函数得到了部分相干光的光强表达式,利用该表达式分析了斜程大气传输中湍流内外尺度、光源相干参数、天顶角对接收光强的影响。结果表明:斜程大气传输过程中,光源相干参数ζs越大,接收光强受湍流内外尺度变化的影响越小。在传输距离小于4 km时,湍流内外尺度变化对接收光强的影响可以忽略不计。相干参数对小天顶角时的光强影响较大,随着天顶角的的增大,大气湍流对接收光强影响占主导作用,光源相干参数对接收光强的影响减弱。最后,对数值模拟结果给出了解释。 展开更多
关键词 大气湍流 斜程传输 部分相干 光强分布 相干长度
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非Kolmogorov大气湍流下部分相干光偏振状态对相干探测灵敏度的影响研究 被引量：1
10
作者 吴加丽 惠玉泽 +1 位作者 丁德强 柯熙政 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期1370-1380,共11页
本文讨论了在非Kolmogorov湍流下部分相干电磁高斯-谢尔模型(Electromagnetic Gaussian-Schell Model,EGSM)光束用于相干探测时系统的性能.基于相干探测理论推导了EGSM光束在非Kolmogorov湍流下斜程传输时系统灵敏度的表达式.研究了在... 本文讨论了在非Kolmogorov湍流下部分相干电磁高斯-谢尔模型(Electromagnetic Gaussian-Schell Model,EGSM)光束用于相干探测时系统的性能.基于相干探测理论推导了EGSM光束在非Kolmogorov湍流下斜程传输时系统灵敏度的表达式.研究了在误码率为10-9下上行和下行传输时光束在不同偏振状态、功率谱幂律、湍流尺度、传输距离、天顶角、探测器参数、接收端高度或光源高度对相干探测系统灵敏度的影响.结果表明:在非Kolmogorov湍流谱下,系统灵敏度会随着功率谱幂律的增大而增大;在相同条件下,上行传输时的系统探测灵敏度大于下行传输;在链路条件相同的情况下,完全偏振的EGSM光束用于相干探测时的灵敏度均比非偏振光束的灵敏度大3 dBm.最后,建立了EGSM光束相干探测系统,通过实验验证了部分偏振EGSM光束用于相干探测的系统灵敏度介于完全偏振和非偏振之间. 展开更多
关键词 相干探测灵敏度 EGSM光束 偏振状态 非Kolmogorov湍流 斜程传输
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