随机数据元扩张法模拟大气湍流相位屏：一种新方法

"基于随机数据元扩张的大气湍流相位屏数值模拟" 本文主要探讨了如何精确地模拟大气湍流相位屏，这是构建大气湍流数值模型的关键环节。研究者从大气湍流的统计特性出发，利用大气湍流波前的相位结构函数来建立一种新的数值模拟方法。该方法通过随机数据元扩张技术来模拟大气湍流波前相位分布的尺度随机性和高频分量随机性，进一步基于这种模拟构建了符合Kolmogorov统计规律的大气湍流数值模型。 大气湍流是影响光传播的重要因素，尤其在光学系统、遥感和通信等领域，其对光波前的扰动会导致图像模糊、信号衰减等问题。Kolmogorov统计定律描述了湍流强度随空间尺度变化的规律，是大气湍流研究的基础。文章中提到的随机数据元扩张法是一种创新的模拟手段，它能够更有效地反映湍流的复杂性和随机性。 实验结果显示，采用随机数据元扩张法生成的相位屏在统计特性上与理论值相符，尤其是在低频部分，相比于传统的功率谱反演法，表现出了显著的提升。随着相位屏的网格数增加，模拟结果的高频特性逐渐显现并接近理论值，这表明该方法具有较高的精度和适应性。 此外，通过光强闪烁率这一指标对由相位屏构建的大气湍流模型进行了验证。对于弱湍流和中等强度的湍流，模拟结果与理论计算基本一致，显示了模型的有效性。然而，在处理强湍流情况时，模型的误差较为明显，相对误差可能高达40%，这提示未来的研究还需要进一步优化方法以提高对强湍流条件的模拟精度。 关键词：大气光学，大气湍流相位屏，随机数据元扩张，相位结构函数 这篇研究论文提出了一种基于随机数据元扩张的新颖方法，用于模拟大气湍流相位屏，以提高对大气湍流现象的理解和预测。这种方法在不同湍流强度下的表现展示了其潜力，但同时也揭示了在强湍流条件下需要改进的空间。这对于提升光学系统设计、大气补偿技术以及远程探测系统的性能具有重要意义。