非Kolmogorov湍流中部分相干厄米-高斯光束的束宽与方向性研究

"这篇研究论文探讨了部分相干厄米-高斯光束在非Kolmogorov大气湍流中的传播特性，包括束宽扩展和方向性的影响。作者包括Yanyan Peng、Jinhong Li、Jilin Wei和Weiwei Wang，来自太原科技大学的应用科学学院。该论文于2013年5月发表在《应用物理》期刊上，DOI为10.12677/app.2013.33012，并遵循Creative Commons Attribution License，允许无限制使用、分发和复制，只要引用原文。 论文基于扩展的惠更斯-菲涅尔原理和非Kolmogorov谱理论，推导出部分相干厄米-高斯光束在非典型大气湍流中传播时的束宽扩展的解析表达式。这些表达式被用于深入分析光束在传输过程中的扩散行为和方向性特征。 厄米-高斯光束是一种具有特定模式形状的光束，广泛应用于光学领域，如激光技术、光学通信和光学成像。在理想情况下，它们具有良好的聚焦能力和稳定的传输特性。然而，在实际大气环境中，由于湍流的存在，光束的传播会受到扰动，导致束宽扩大和方向性的变化，这会影响光束的传播效率和光学系统的性能。 非Kolmogorov湍流模型考虑了大气湍流的复杂性，不再假设湍流强度随高度的平方根变化，而是采用更一般的功率谱密度函数。这种模型更准确地描述了大气中不规则性的空间分布，尤其对于强湍流和非均匀条件下的光束传播更为适用。 论文中，作者分析了部分相干性对光束传播的影响。部分相干性意味着光束的不同部分在相位上存在一定的随机性，这会进一步改变光束的传播特性。他们发现，部分相干性可以减小束宽扩展的程度，提高光束抵抗大气湍流的能力，同时也会影响光束的方向性，即光束在传播过程中的聚集能力。 通过对这些特性进行数学建模和理论分析，研究人员为优化光束传输系统的设计提供了理论依据，有助于改善大气通信、遥感和自由空间光学实验的性能。此外，这些研究成果也对理解和预测大气环境中的光束传播行为有着重要的科学价值。"