强各向异性大气湍流中水平传播的脉冲展宽特性研究

"这篇研究论文探讨了强各向异性大气湍流中水平传播时的时间脉冲展宽特性。作者通过使用扩展的惠更斯-菲涅耳原理理论性地构建了沿水平路径传播的束波的轴上双频率互相关函数（MCF）。基于这个公式，他们开发了一个新的封闭形式的表达式，用于计算高斯束波脉冲在强各向异性大气湍流中水平传输时的均方时间宽度增量。利用这个表达式，可以分析强各向异性湍流对时间脉冲宽度的影响。" 文章的核心知识点集中在大气湍流对光束传播的影响，特别是对于时间脉冲展宽的特性分析。在无线通信、激光雷达和自由空间光通信等领域，了解这种效应至关重要，因为它们依赖于光束的精确传输和接收。 1. **大气湍流**：大气湍流是大气层中空气流动不规则性的表现，它会导致光束在传播过程中发生折射、散射和强度波动，对光信号的质量产生显著影响。在强各向异性大气湍流中，这些效应更加复杂，因为湍流的不均匀性在不同方向上有所不同。 2. **水平传播**：研究中提到的水平路径传播指的是光束在地面水平方向上的传播，这在实际应用如远距离通信和大气监测中很常见。在这种情况下，大气湍流的影响可能比垂直传播更为显著，因为水平路径穿越了更多层次的大气。 3. **扩展的惠更斯-菲涅耳原理**：这是光学中的一个基本概念，用于描述光波如何通过衍射和干涉传播。在这个研究中，原理被用来模拟和分析光束在大气湍流中的传播行为。 4. **轴上双频率互相关函数（MCF）**：这是一个光学量，用于衡量两个不同频率的光波在特定位置的相互关联程度。在本研究中，MCF被用作分析工具，以理解脉冲在传播过程中的变化。 5. **封闭形式的表达式**：研究人员开发的数学模型，可以精确计算高斯束波脉冲在强各向异性大气湍流中的均方时间宽度增量。这个表达式提供了定量评估湍流对脉冲展宽影响的方法。 6. **时间脉冲展宽**：时间脉冲展宽是指由于大气湍流导致的光脉冲在传播过程中持续时间增加的现象。这会降低信号的分辨率和质量，对通信系统的性能产生负面影响。 7. **均方时间宽度增量**：这个量描述了经过大气湍流后脉冲宽度的平均增加程度，是衡量大气条件对光信号质量影响的关键指标。 该研究论文深入探讨了强各向异性大气湍流对水平传播光束的时间脉冲展宽效应，为理解和优化相关领域的技术提供了重要的理论基础。通过这个新的数学模型，未来的研究和工程应用可以更好地预测和补偿由于大气湍流引起的时间脉冲失真，从而提高光通信的稳定性和效率。