非Kolmogorov湍流下截断高斯-谢尔光束的相对扩展特性研究

本文主要探讨了"截断高斯-谢尔光束在非Kolmogorov湍流中的相对扩展"这一主题。非Kolmogorov湍流是指在大气光学中，不同于经典Kolmogorov湍流模型的湍流特性，这种湍流的波动不遵循经典的Kolmogorov理论，可能导致光束传播时的强度分布和形状发生变化。高斯-谢尔光束是一种理想化的光模式，实际中往往受到各种因素如束腰（w0）、相干参数（α）、截断参数（δ）以及湍流广义指数（γ）的影响。 作者陈晓文、李宾中和汤明玥利用广义惠更斯-菲涅耳原理，这是一种描述光波通过不同介质传播的数学工具，结合积分变换技术，成功推导出在非Kolmogorov湍流条件下，光束的二阶矩束宽和相对束宽的具体表达式。二阶矩束宽反映了光束的扩散程度，而相对束宽则是将这种扩散与无湍流情况下的束宽进行比较，从而量化了湍流对光束传播的影响。 研究发现，相干参数α和截断参数δ的值越小，表明光束的相干性越高，受湍流影响的程度就越小，光束保持其原始形状的能力更强。另一方面，束腰w0和湍流广义指数γ对光束扩展的影响并非简单线性，而是呈现出先增大后减小的趋势。当束腰较大或者湍流强度较强时，光束扩展更为明显；然而，随着这些参数的进一步增加，光束扩展的影响会逐渐减弱，趋于稳定。 这项研究对于理解和控制激光在复杂大气条件下的传输性能至关重要，尤其是在空间光学、光纤通信、自由空间光通信等领域，对于设计和优化抗湍流系统具有实际应用价值。此外，文章还提供了对主要结果的物理解释，有助于科研人员深入理解湍流对光束传播的影响机制，为未来的研究提供了理论基础。