像差对聚焦高斯光束大气传输轴闪烁特性的影响分析

"像差对聚焦高斯光束大气传输轴闪烁特性的影响" 本文是关于大气光学中激光传输的研究，特别是关注像差如何影响聚焦高斯光束在湍流大气中的轴闪烁特性。研究人员采用了多层相位屏的数值模拟方法，以定量分析几种典型像差（如像散和慧差）对激光传输的影响。轴闪烁是指光束在传输过程中由于大气湍流导致的强度波动，这对激光通信、激光雷达等应用至关重要。 研究发现，像散和慧差像差对远场光斑的轴闪烁有着显著的调控作用。像散能有效地抑制轴闪烁，而慧差则会增强这种现象。具体来说，较强程度的慧差会使得光斑轴闪烁提前达到饱和状态，而像散则可能导致这一现象的延迟发生。当湍流较弱时，激光束在大气中的光强起伏概率较高，且分布呈现严重的非对称性，即偏斜度为负，陡峭度为正。随着湍流强度增加，光强起伏概率逐渐接近对数正态分布。 在弱至中等湍流条件下，如果像差权重较大，光强起伏的概率分布主要由像差决定。相反，当像差权重较小，湍流效应开始占据主导地位，且主要影响光强较低的区域。在强湍流环境下，湍流效应对光强起伏概率分布的影响尤为显著，使得分布趋势更接近对数正态分布。 这项工作揭示了像差与湍流大气相互作用下，激光传输轴闪烁特性的复杂动态，对于优化激光大气传输系统的设计和理解实际应用中的光束质量变化具有重要意义。此外，该研究还为大气光学、激光技术和大气湍流的理论模型提供了新的实验依据和数值模拟工具。 关键词：大气光学；激光传输；轴闪烁；数值模拟；像差；湍流大气 中图分类号：O436 文献标识码：A DOI：10.3788/AGOS201737.1101001 基金项目：光电对抗测试评估技术重点实验室开放课题(GKP2016002) 作者简介：唐军成（1992—），男，硕士研究生，研究方向为像差对激光大气传输影响。钱仙妹（1982—），女，博士，副研究员，研究领域为光波大气传输特性。