10.6μm激光外差探测在湍流大气中的空间相干性研究

湍流大气中的激光外差探测是一项关键技术，它利用10.6微米的二氧化碳激光进行空间相干性的精确测量。文章的核心内容集中在采用零拍外差接收方案来检测激光辐射在大气湍流中的衰减效应。这种技术对于长距离激光通信和激光雷达系统至关重要，因为它能够提供极高的检测灵敏度。 外差效率是衡量接收性能的关键指标，它受到接收孔径与激光空间相干直径之间关系的直接影响。当接收孔径大于相干直径时，即接收器的孔径尺寸较大，随归一化接收孔径的增大，外差效率会明显下降。这是因为大气湍流引起的相位不稳定性在大孔径下被放大，导致接收信号的质量降低。相反，如果接收孔径小于相干直径，外差接收机的优势更为明显，因为较小的孔径能减小湍流效应的影响。 该研究对湍流条件下的外差探测理论进行了实验验证，尤其是在7.8公里的光程上，孔径小于300毫米的接收器在中等湍流环境中表现出相对稳定的接收性能，这与D.L. Fried的理论预测以及早期实验结果是一致的。然而，当接收孔径进一步扩大、传输距离增加或者改变工作波长时，这些影响可能会更加显著，因此设计优化的接收器结构和调整工作参数对于在复杂大气条件下保持高效稳定的数据传输至关重要。 湍流大气中的激光外差探测技术需要综合考虑接收器设计、湍流模型以及实际应用环境，以确保在面对大气波动挑战时仍能维持高质量的通信和探测能力。这项研究不仅推动了激光通信和雷达技术的发展，也为理解大气湍流对光波传输的影响提供了深入的认识。