大气湍流对激光传输影响的仿真与抑制方法研究

"该研究主要关注大气湍流效应对激光传输的影响，特别是在半导体激光光束在远场传播中的光束质量。通过对泽尼克多项式生成的相位屏进行理论分析，探讨了湍流大气中激光光斑的畸变情况。使用Matlab软件进行了仿真模拟，分析了单束和多束半导体激光通过相位屏后的光强分布变化，并用不均匀度指标评估了远场光束的质量。研究表明，多光束并合技术可以有效地抑制大气湍流带来的影响，对于构建激光主动照明成像系统具有重要的指导作用。" 大气湍流效应对激光传输的影响是一个关键的光学问题，尤其在远程通信、激光雷达以及激光武器等领域。在这篇2014年的研究论文中，作者郭惠超、孙华燕和吴健华深入探讨了这一问题。他们首先介绍了泽尼克多项式，这是一种数学工具，用于描述光学系统的相位误差，这里被用来生成随机相位屏以模拟大气湍流条件。相位屏的引入能够反映真实环境中激光在传播过程中遇到的随机扰动。 论文接着分析了指数高斯光束通过大气湍流时的光斑畸变现象。指数高斯光束是一种常见的激光束模型，其光强分布呈指数衰减，这种光束在大气传输中易受湍流影响，导致光斑形状变形。利用Matlab软件进行的仿真模拟揭示了这些变形的动态过程和程度。 此外，研究还比较了单束与多束半导体激光在相同条件下通过相位屏后的光强分布变化。多束激光并合策略被证明能有效改善光束质量，因为它可以通过增加能量密度来减少大气湍流引起的光束扩散。这一发现对于激光成像系统的设计至关重要，特别是在需要高稳定性和精确性的激光主动照明应用中。 最后，作者提出了不均匀度作为评价远场光束质量的指标。不均匀度反映了光斑强度分布的均匀性，是衡量激光传输效率和成像质量的关键参数。通过这个指标，可以量化湍流对光束质量的影响，并据此优化系统设计。 这篇论文提供了深入理解大气湍流对激光传输影响的理论和实验基础，对于未来开发抗湍流激光系统具有重要参考价值。其研究方法和结果可为相关领域的工程师和技术人员提供指导，帮助他们在实际应用中克服大气湍流带来的挑战。