湍流大气中激光束漂移的理论分析与实验对比

"湍流大气中激光束的漂移" 文章主要探讨了在湍流大气中，激光束传播时遭遇的漂移现象。湍流大气会导致激光束的像斑模糊、光强起伏以及光斑中心的漂移。这些现象是由于光束阵面形变等多种因素造成的，其中光斑重心的漂移主要由光束形状的变化引起。在激光通信、测距和雷达系统等领域，了解并预测这种漂移至关重要。 文章指出，以往的研究大多集中在弱起伏区的漂移问题，而对强起伏区的漂移研究相对较少。尽管有一些工作通过马尔科夫近似和推广的惠更斯-菲涅耳原理进行了深入探讨，但它们通常针对特定的起伏强度范围，且需要用不同的解析式来描述不同区间的漂移现象。 作者们在假设光波复振幅遵循正态分布的随机场模型基础上，对湍流大气中激光束的漂移起伏方差进行了理论推导。这种方法允许他们为整个湍流起伏范围提供一个统一的表达式，以描述光束漂移的行为。通过这种方式，他们导出的公式理论上可以与实验数据更好地对应，从而弥补了现有理论的不足。 文章的核心在于使用标量抛物方程来描述激光束在湍流大气中的传输，该方程考虑了介电常数的起伏对光波传播的影响。作者通过数学推导，得到了一个适用于各种湍流强度情况下的漂移起伏方差公式。这一成果不仅提供了更全面的理解，也为实际应用中的激光束漂移预测提供了理论基础。 此外，文章还提及了研究方法，包括几何光学近似、微扰法、相屏法等，这些都是过去研究中常用的工具。而作者提出的正态分布假设为研究带来了新的视角，使得对强起伏区的漂移分析更为精确。文章最后提到，他们的理论计算结果与实验数据进行了对比，表明理论模型的有效性。 这篇论文对于理解湍流大气中激光束传播的物理过程，特别是在强起伏条件下的漂移特性，具有重要的科学价值和实际应用意义。它为未来相关领域的研究提供了新的理论工具，有助于优化激光通信和探测系统的性能。