一、湍流大气中的波传播及散射问题研究（论文文献综述）
高鹏慧[1]（2020）在《湍流大气和自由空间中位相奇点光束的传输特性研究》文中进行了进一步梳理激光在大气中传输,由于大气湍流扰动的存在,沿光束传输路径上的折射率分布随机变化,这将会导致光束的波前结构遭到破坏,进一步引起光束携带信息的损坏,甚至丢失。位相奇点光束与轨道角动量相关,由于可能的光束轨道角动量数理论上是无上限的,对其的研究在光通信中具有重要的潜在应用价值。位相奇点光束在传输的过程中,受制于湍流的影响,轨道角动量各模态之间将会发生串扰,不利于在接收端对光束携带信息的提取。本文目的是致力于探究出湍流扰动对位相奇点光束波前位相分布的影响,发现位相分布的演化规律,以及位相奇点光束经过湍流传输后的螺旋谱特性。另外,本文也讨论波前位相分布与轨道角动量模态之间的对应关系。在研究位相奇点光束传输时主要基于的理论有:广义惠更斯-菲涅尔原理、惠更斯-菲涅尔衍射积分公式和Rytov近似理论。得到主要结论包括以下几个方面:1、基于广义惠更斯-菲涅尔原理,理论推导得到了线刃型位错光束在湍流大气和自由空间传输中的光强表达式和交叉谱密度函数解析表达式,用以研究了线刃型位错光束的光强演化特性以及线刃型位错的演化规律。从光束的光场分布和线刃型位错的斜率两个方面讨论了线刃型位错光束的传输特性。研究结果表明:通过控制光场分布和线刃型位错的斜率可以调控线刃型位错在空间传输中的演化行为。由于控制条件的不同,线刃型位错在传输的过程中将会稳定传输,消失或者演化为一个光涡旋。线刃型位错光束在湍流大气传输中的光强最终演化为类高斯分布,而在自由空间中传输光束光强分布中始终存在一条光强值为零的线,同样可以通过控制光束参数来调控光强演化为类高斯分布的快慢和光强值为零的这一条线的斜率变化。2、提出了一种新型的位相奇点光束——圆刃型-线刃型位错光束,研究了该光束在湍流大气和自由空间中的传输特性。根据广义惠更斯-菲涅尔原理,给出了该光束在空间传输中的交叉谱密度函数解析表达式。研究了圆刃型位错和线刃型位错空间相对位置分布不同时,这两种位错的空间演化特性以及圆刃型-线刃型位错光束的光强演化特性。研究结果表明:两种位错的空间相对位置不同将会改变它们在空间传输中的演化行为,但是对圆刃型-线刃型位错光束在传输过程中光强最终演化结果的影响可以忽略。因此,可以通过控制这两种位错的空间位置分布来调控它们的演化过程。3、研究了混合位错光束在湍流大气中的传输特性,本文研究的混合位错是由一个光涡旋和一个线刃型位错组成,给出了在源平面光涡旋位相分布的不同对混合位错演化的影响。混合位错在湍流大气中传输,由于光涡旋位相分布的不同,随着传输距离的增加,混合位错光束携带的光涡旋和线刃型位错演化为的一个与其拓扑荷相反的光涡旋发生湮灭,而线刃型位错演化为的另一个与其拓扑荷相同的光涡旋稳定传输,或者混合位错光束中的线刃型位错在传输过程中演化为的一对光涡旋发生湮灭,而光涡旋稳定传输。因此,通过改变光涡旋的位相分布可以调控光涡旋和线刃型位错在空间传输过程中的作用情况。4、基于惠更斯-菲涅尔衍射积分公式和Rytov近似理论,理论推导得到嵌套有位相奇点的椭圆高斯光束在湍流大气传输中轨道角动量模态探测概率的解析表达式。当光涡旋嵌套在椭圆高斯光束中:光涡旋的位相分布是线性变化时,光束携带有单一的轨道角动量模态;光涡旋的位相分布是非线性变化时,光束携带的是多个轨道角动量模态。当斜率为零的线刃型位错嵌套在椭圆高斯光束中,光束携带有两个轨道角动量模态+1和-1,且二者的探测概率相等。在湍流大气传输中,湍流的扰动破坏波前位相分布,引起螺旋谱弥散,产生串音。
李腾[2]（2020）在《大气湍流环境下FSO系统中光强闪烁特性测量研究》文中研究表明受大气湍流的影响,激光传输时会产生光强闪烁、光斑漂移、到达角起伏和光束扩展等湍流效应,使系统的误码率增加,阻碍了无线光通信技术的发展。其中光强闪烁效应是影响通信性能的主要因素,表现为激光在传输过程中接收端光强发生随机变化,导致接收信号的光强下降至判决门限之下,严重时造成激光传输链路中断,因此针对光强闪烁特性进行测量分析具有很高的研究价值。研究发现,大气环境在不同的地区存在不同的特征。西安在秋冬季节频繁出现严重的雾霾天气,使得该地区大气湍流较为复杂。为此,本文在西安地区搭建外场激光传输链路对不同天气下的光强分布及闪烁特性进行测量研究。论文主要工作如下:（1）介绍了大气结构的构成及湍流形成的原因,分析了湍流效应对大气激光通信系统的影响,阐述了描述光学湍流特征参数的测量方法。（2）依据光强闪烁理论,搭建了链路长度为2500m的实验系统,测量西安地区光强闪烁特性。分析了激光光束在五种不同天气条件下的光强空间分布特征,通过对实验采集到的光斑图像进行处理,发现不同天气条件下光斑光强均服从类高斯分布,晴天的光斑陡峭度最大,阴天次之,雾霾天和雪天较为平缓;并按照晴天、阴天、雾霾天、雨天、雪天的次序,光斑光强最大值逐渐减小。（3）使用闪烁指数法测量大气折射率结构常数Cn2,研究了晴、阴、雾霾三种典型天气条件下西安地区夜间湍流变化趋势,发现大气折射率结构常数Cn2按照晴天、雾霾天、阴天的顺序依次减小,起伏程度也依次变小。同时发现三种典型天气条件下的光强闪烁概率密度均服从威布尔指数分布,且受孔径平均效应的影响,其拟合效果优于对数正态分布和Gamma-Gamma分布。因此,以威布尔指数分布模型来描述该地区光强闪烁统计特征,能更准确的反映激光信号的传输规律,对在西安地区进行无线光通信的研究具有实验参考价值。
任程程[3]（2020）在《大气环境下部分相干涡旋光束的传输特性及光场调控研究》文中认为涡旋光束在遥感探测的应用中不可避免的会受到大气环境的影响,当涡旋光束在大气中传输时,湍流大气会导致涡旋光束相干性退化,轨道角动量谱的弥散,引起光束能量在光束横截面上重新分布,从而影响到涡旋光束探测旋转物体角速度的灵敏度。部分相干光束与完全相干光束相比,受湍流影响较小,而部分相干涡旋光束结合了部分相干光束及涡旋光束的优良特性。因此研究部分相干涡旋光束在湍流大气环境下的传输特性对涡旋光束的应用具有重要意义。本文主要研究了部分相干涡旋光束在湍流大气环境下的轨道角动量特性、相干性及涡旋光束的光强分布特性。主要工作如下:1.研究了涡旋光束自由空间中传输的强度分布以及相位结构。根据完全相干光束的轨道角动量谱理论,研究了拉盖尔-高斯（Laguerre-Gaussian,LG）光束在自由空间中传输的轨道角动量特性。分析研究了部分相干光束的基本理论、大气环境下影响光束传输特性的相关理论及标量衍射理论。2.利用随机粗糙面降低了涡旋光束的相干性,研究了部分相干涡旋光束的强度分布,模拟随机粗糙面,计算了LG光束透过随机粗糙面的强度分布,且通过实验研究了LG光束透过毛玻璃后的强度分布。推导了部分相干LG光束在自由空间以及湍流大气中传输的光强分布表达式,研究了不同初始相干长度的部分相干涡旋光束在自由空间传输中的光强分布,分析了部分相干LG光束在湍流大气传输中的强度分布特性。结果表明:当部分相干LG光束的初始相干长度大小接近光斑尺寸时,光束在自由空间传输一定距离处的光强分布逐渐转化为空心分布;部分相干LG光束在湍流大气传输一定距离后,相位奇点消失。3.根据广义惠更斯-菲涅耳原理、LG光束在光场源平面处的交叉谱密度函数,推导了部分相干LG光束在湍流大气水平以及斜程传输过程中的交叉谱密度函数。根据部分相干光理论、完全相干光轨道角动量谱理论,推导了部分相干涡旋光束在湍流大气传输过程中的轨道角动量谱的积分表达式。研究了部分相干LG光束在湍流大气水平传输过程中的轨道角动量特性及其相干性。分析了部分相干LG光束在湍流大气斜程传输中的轨道角动量特性及相干性。结果表明:部分相干LG光束初始相干长度与束腰半径取值大小相同的情况下,随着束宽的增大,光束在湍流大气水平传输一定距离处的初始轨道角动量态相对功率减小;在湍流大气斜程传输过程中,光束横向相干长度随着距离的增大,先快速增大,当传输距离达到一定值时,光束的横向相干长度变化趋于平稳。本文的研究结果对涡旋光束在光学遥感探测领域的应用有一定的价值。
李甲超[4]（2020）在《径向偏振涡旋光束大气湍流传输特性研究》文中认为随着信息时代的来临,高速率高容量的通信系统的重要性逐渐显现,但以往的通信系统存在着容量受限和堵塞现象等问题,其性能受到极大的限制。由于涡旋光束携带的轨道角动量有可能成为自由空间光通信中新的自由度,有效的改善通信系统性能,因此国内外开展了大量的关于涡旋光束的产生、传输以及通信实验和理论研究,其在大气湍流中的传输特性也是研究的重点方向。涡旋光束在湍流环境传输时受到湍流旋涡的折射、散射等作用,会产生光束漂移、光束扩展以及光强闪烁等一系列负面影响,干扰接收端对光束的探测,影响涡旋光束在通信中的应用。因此研究如何有效降低涡旋光束受湍流环境的影响具有重要的意义。论文根据广义Huygens-Fresnel原理和统一相干偏振理论,研究了径向偏振涡旋光束、径向偏振多高斯涡旋光束以及径向偏振涡旋脉冲在大气湍流环境中的传输特性,探索研究如何降低湍流环境对涡旋光束传输质量的影响,以提高涡旋光束的抗湍流能力,主要研究内容以及所取得的研究成果包括以下几个方面:首先,根据统一相干偏振理论和广义Huygens-Fresnel原理,推导了 non-Kolmogorov 湍流中径向偏振涡旋光束在接收平面上的交叉谱密度矩阵,分析了大气湍流参数以及波源参数对径向偏振涡旋光束在湍流中的光强演化、偏振度以及相干特性的影响。重点分析了不同拓扑荷下径向偏振涡旋光束在湍流大气中的差异。结果显示,更高的拓扑荷数所对应的径向偏振涡旋光束虽然在源平面处有着更大的光斑尺寸,但光束在湍流中能保持更久的暗中空强度分布。同时,更高拓扑荷数的径向偏振涡旋光束有着更好的空间偏振度分布,其相较于拓扑荷为1时受到湍流所引起的退偏效应更弱。其次,对径向偏振涡旋光束进行振幅调控,研究径向偏振多高斯涡旋光束在湍流环境中的传输特性。基于广义Huygens-Fresnel原理和non-Kolmogorov湍流空间功率谱模型,推导径向偏振多高斯涡旋光束在接收平面处的交叉谱密度函数解析式,研究了光束在湍流环境的光强演化、光束漂移以及光束扩展等传输效应。结果显示,更高的拓扑荷数所对应的径向偏振多高斯涡旋光束有着更好的强度分布,且其光束展宽和光束漂移方差相较于拓扑荷为1时受到的湍流扰动会更小。径向偏振多高斯涡旋光束波阶数的增加有利于减弱湍流所引起的光束漂移效应,提高通信性能。最后,根据源平面处径向偏振涡旋脉冲的互相干函数,基于傅里叶变换和广义Huygens-Fresnel原理推导出其在湍流环境下的交叉谱密度矩阵,针对径向偏振涡旋脉冲在频域、时域下的光束漂移效应以及平均光谱强度进行研究,探讨了大气湍流参数、波源参数以及初始脉冲参数对其产生的影响。结果显示:径向偏振涡旋脉冲的平均光谱强度从暗中空分布逐渐退化为高斯分布,其频域中的光束扩展效应主要是由内尺度所引起的,时域中的脉冲展宽则是由湍流外尺度所引起。在实际应用中可以通过调控初始脉冲参数提高涡旋脉冲的抗湍流能力,在一定程度上提高通信系统性能。
闫旭[5]（2019）在《自由空间自聚焦Airy相关光场传输特性研究》文中指出自由空间光通信是空天地一体化信息传输的重要组成部分,并且有望解决光纤“最后一公里”的问题,因此对信息产业化也具有极大的推动作用。此外,因其架设便捷,作为特殊条件下的辅助通信,可以为军事提供高保密的通信链路。涡旋光束携带轨道角动量具有极大提升信道容量的潜力,所以在自由光通信领域备受关注。涡旋光束一般通过对激光相位调制之后得到,具有一定的空间分布,所以更容易受到大气湍流等不均匀介质的影响,导致光学拓扑荷在通信系统接收端随机起伏,使得信息传递失真,因此加载涡旋的背景光场选择显得极为重要。自聚焦Airy光束具有无衍射、自愈以及在目标距离处突然聚焦等优势,用自聚焦Airy光束作为加载光学涡旋的背景光场有助于减弱湍流对光学涡旋传播的干扰。本论文从自聚焦Airy涡旋光束的传播动力学特征出发,利用光场调控技术对自聚焦Airy涡旋光场的相位、振幅、偏振态等参量进行调控以期减弱光学轨道角动量在自由空间传输时的模态串音和拓扑荷分裂,优化通信系统性能。本论文主要研究内容和结论如下:1、研究了自聚焦Airy光场中光学涡旋的传播动力学特征。基于角谱理论和波束分步传输法,数值分析了自聚焦Airy光束的波形参数和涡旋拓扑荷对涡旋中心分别位于传播轴上和传播轴外两种情况下的自聚焦Airy涡旋光束的光强分布演化和自聚焦能力的影响。分析发现:给定焦距的情况下,自聚焦Airy光束主环半径越小,光场聚焦能力越强;当涡旋中心位于传播轴上时,拓扑荷值越大,光场在传输过程中的能量损耗越大;当涡旋中心偏离传播轴时,光场在传播过程中发生旋转,同时光场的焦点发生移动,需要利用Gouy相移理论确认焦平面的位置。2、研究了光场强度梯度可调的自聚焦Airy涡旋光束在自由空间中的传输特性。通过调控光场强度梯度可以激发自聚焦Airy涡旋光束的自愈效应,并且在自愈效应和自聚焦效应的共同作用下,实现了传播过程中光场能量的定向流动。因此背景光场的强度梯度可以作为一个新的自由度用于调控自聚焦Airy涡旋光束在自由空间中的传输特性,并且发现在不同的大气湍流强度和传输距离下,合理选择光场强度梯度和拓扑荷数值可以有效的减弱拓扑荷分裂。3、研究了幂指数型自聚焦Airy涡旋光束在自由空间中的传输特性。基于Rytov近似理论,对幂指数型自聚焦Airy涡旋光束在各向异性non-Kolmogorov湍流大气中的光子轨道角动量模态概率密度分布的解析表达式进行了理论推导和数值实验研究。研究表明:光束的束腰半径较小且波长较长时有助将信号轨道角动量模态和串音轨道角动量模态在接收端进行分离;幂指数型自聚焦Airy涡旋光束本质上是由无穷多个传统轨道角动量模态加权叠加形成,而各个传统轨道角动量模态的权重系数由幂指数决定;幂指数可以作为一个新的操纵参数用于调控串音轨道角动量模态的探测区域分布。以上研究结果可以运用到轨道角动量通信系统中,为通信系统的设计和接收端的优化提供重要参考。4、研究了Airy阵列合成自聚焦涡旋光束在大气湍流中的传输特性。类比“微分”的思想,将自聚焦Airy涡旋光束看作是一定数量的径向均匀分布的Airy涡旋光束的阵列。通过对每一个Airy涡旋光束（阵列单元）中涡旋的位置和拓扑荷值的调控,不仅实现了对合成自聚焦涡旋光场强度分布的任意调控,还可以有效的调控合成涡旋光束的局部聚焦特性以平衡大气湍流引起的光束漂移和扩展效应,进而减弱轨道角动量模态串扰和拓扑荷分裂。以上研究结果可以运用到轨道角动量通信系统中,为信号发射端的优化提供重要参考。5、研究了矢量自聚焦Airy涡旋光束在自由空间中的传输特性。利用高阶Poincaré球对自聚焦Airy涡旋光束的波前结构和光场横截面偏振态进行了重新设计,同时研究了偏振参数对光束聚焦能力的影响。对比了偏振态经过设计的矢量自聚焦Airy涡旋光场和传统标量自聚焦Airy涡旋光场的拓扑荷分裂情况。发现在湍流强度较大的大气湍流环境中传播时,矢量自聚焦Airy涡旋光场的拓扑荷分裂率更小,因此用矢量自聚焦Airy涡旋光束作为信息载体在自由空间中传输时更可靠。
唐磊[6]（2019）在《部分相干涡旋光束在湍流大气中传输时的轨道角动量谱的弥散特性》文中认为与传统的光学通信系统相比,基于轨道角动量模的通信系统显着扩大了无线光通信系统的信道容量。然而,大气湍流将引起光强起伏、光束漂移、光束扩展等现象,导致无线光通信系统性能的下降。此外,由于部分相干光束能有效减缓大气湍流带来的影响,研究携带轨道角动量模式的部分相干光束与大气湍流的相互作用规律,提高通信系统信号的传输性能是一个十分有意义的课题。本论文基于惠更斯-菲涅尔原理,探究了在非Kolmogorov湍流大气中传播时,两种部分相干光束（多高斯谢尔模贝塞尔光束和高斯关联的部分相干Lommel光束）的轨道角动量模式的传输特性。数值计算结果表明,多高斯谢尔模贝塞尔光束的交叉谱密度分布与初始光束参数密切相关。自由空间传播过程中的衍射效应和湍流的作用将导致光束能量向右迁移。本文还研究了部分相干Lommel光束螺旋谱分布、模式概率密度、串扰概率密度。在传播过程中部分相干Lommel光束模式概率密度迅速下降,串扰概率密度迅速增加。随着传播距离的不断增加,串扰逐渐从相邻模式扩散到外围模式。波长较长、非对称参数较小的部分相干Lommel光束模式能量更集中,在传播过程中不易受到湍流的干扰。对于这两种部分相干光束而言,空间相干长度一定程度上的增加意味着部分相干光束的模式强度变集中,同时也提高了光束的抗湍流干扰能力。然而,这一点仅在弱湍流或中等强度的湍流中适用。上述研究成果在光束整形和光通信领域具有潜在的应用价值。
饶瑞中[7]（2017）在《现代大气光学三杰》文中研究说明在过去不久的2015国际光年,各领风骚的现代光学技水的前沿与历史都得到了充分的展示,而作为光学分支之一的大气光学似乎没有什么引人注目的表现。绚丽的礼花消散之后,我们点燃这枚小小的爆竹,回顾大气光学领域三位杰出学者的贡献,希望能唤起人们的一些思考。大气光学是光学和大气科学的交叉学科,一定程度上可划入应用基础学科。虽然各种先进的光学技术都有涉及,但实际工作中与大气科学的应用有更多的联系[1]。作为应用科学的大气科学虽然与人们的日常生活息息相关,但却没有公众熟悉的大学者。较为着名的印度裔美国天体
杨少飞[8]（2017）在《等离子体鞘套湍流对光/电磁波传输特性的影响研究》文中认为随着航天航空技术的跨越式发展,高超声速飞行器的速度不断提高,可以达到十几甚至几十马赫,此时飞行器与周围空气剧烈摩擦,气体温度及压强急剧升高,进而发生局部电离,最终形成一层包覆飞行器的高超声速绕流流场。绕流流场具有等离子体特征,因而又被称为等离子体鞘套。等离子体鞘套严重影响光/电磁波的传输特性,其主要表现为激波、边界层以及鞘套内部湍流结构对光/电磁波的衰减、折射以及散射等,这将对飞行器的天地无线通讯系统造成恶劣影响。本论文针对等离子体鞘套湍流结构造成的光/电磁波随机起伏问题,从等离子体鞘套湍流基本理论,等离子体鞘套湍流中高斯波束的传输特性,等离子体鞘套湍流相位屏模拟以及等离子体鞘套湍流对光通信性能的影响四个方面开展等离子体鞘套湍流中光/电磁波的传输特性研究。论文主要工作包括:1.等离子体鞘套湍流的基本概念、基本参数以及研究方法。等离子体鞘套湍流是一种典型的随机介质,光/电磁波传输过程中振幅和相位随机起伏,只能借助经典的随机介质波传播理论开展相关研究。本文在高超声速湍流分形度量实验结果的基础上,结合经典湍流功率谱模型,推导等离子体鞘套湍流的标度因子和频谱指数,建立了等离子体鞘套湍流功率谱。结果表明:等离子体鞘套湍流折射率起伏功率谱满足4/5标度律,且三维频谱指数为19/5。2.基于随机介质中高斯波束的传输理论,利用等离子体鞘套湍流功率谱,推导等离子体鞘套湍流中高斯波束的二阶矩,并据此计算等离子体鞘套湍流中高斯波束的平均强度、波束展宽以及到达角起伏和波束漂移,分析等离子体鞘套湍流中高斯波束的传输特性。结果表明:折射率起伏方差越大,等离子体鞘套湍流对波场特性的影响越剧烈;等离子体鞘套湍流的外尺度越大,对波场特性的影响越弱。3.基于带限分形函数和等离子体鞘套湍流功率谱模型,建立等离子体鞘套湍流分形相位屏模型,分析等离子体鞘套湍流结构参数对电磁波衍射强度分布的影响。最后依据距离-多普勒成像算法,仿真分析了等离子体鞘套湍流对高超声速飞行器机载合成孔径雷达成像的影响。结果表明:等离子体鞘套湍流造成的回波相位失真,引起成像结果分辨率明显降低,目标无法完全聚焦。4.为了提高高超声速飞行器通信链路性能,将飞行器通信频率提高到光波段,介绍自由空间光通信系统基本理论和副载波强度技术,推导等离子体鞘套湍流中光波的闪烁指数,并在此基础上对等离子体鞘套湍流影响下的自由空间光通信系统误码率进行仿真计算。结果表明:随着折射率起伏方差的增大,误码率增大;随着外尺度的增加,误码率下降。
朱云[9]（2016）在《轨道角动量通信系统中的湍流效应分析》文中研究表明与传统采用偏振特性为信息载体的光学通信系统相比,基于轨道角动量（orbital angular momentum,简称OAM）模的通信系统显着扩大了无线光通信系统的信道容量。但是携带轨道角动量模的涡旋光束通过大气传输时,大气汽溶胶等微粒的散射与吸收所引起的信号衰减,大气湍流导致的信号强度起伏、光束漂移、光束扩展等干扰,必将引起无线光通信系统性能的下降。因此,研究携带轨道角动量的光学载波与大气湍流的相互作用规律,控制大气湍流对涡旋光场所携带轨道角动量模的干扰,提高通信系统信号的传输性能是一个十分必要和重要的课题。本论文的主要创新工作分为以下几个方面:1.基于适用弱起伏区域的Rytov近似和非柯尔莫戈洛夫大气湍流谱,建立非衍射型超几何高斯光束轨道角动量模的接收概率模型,研究轨道角动量通信系统中此类光源的特征参数对湍流效应的控制作用。另一方面,考虑到大气湍流的内外尺度效应和湍流的各项异性,基于修正Rytov近似,建立各向异性且中等到强湍流的非柯尔莫戈洛夫湍流折射率谱,导出相应的空间相干半径。研究表明超几何高斯光束的自聚焦特性对轨道角动量通信系统中的湍流具有扼制作用。2.为了研究光源空间部分相干和非衍射特性对湍流效应的扼制作用,我们在非衍射型艾里光场中引入反映光源空间相干度的高斯谢尔因子,建立了包含湍流干扰控制因子-信号源空间相干度的艾里谢尔螺旋谱模型。3.考虑到平顶多模光束有降低湍流导致的光强起伏的特性,建立了修正贝塞尔多高斯谢尔螺旋谱模型,研究光源结构对轨道角动量通信系统的影响。4.基于海气柯尔莫戈洛夫湍流谱和修正Rytov近似,并考虑孔径平滑效应,建立了中等到强的海气湍流中非衍射型艾里光束轨道角动量模的接收功率和串音功率的模型。另一方面,考虑实际海气湍流的非柯尔莫戈洛夫性质和各向异性的特性,构建各向异性非柯尔莫戈洛夫海气湍流的空间相干半径模型,并考虑到光波在传播过程中空间相干性的衰减,推导出空间部分相干的修正贝塞尔高斯光束携带轨道角动量模在相应的海气湍流中传输的接收功率的解析表达式,得到缓解大气湍流效应的光源参数。综上所述,本论文以控制大气湍流干扰,提高光通信系统信号的传输质量为目标,以非衍射型涡旋光束所携带的轨道角动量模为信号载体,从信号光源的结构、信号源的相干性、信号源模式和湍流信道类型等多个角度,通过分析空间分散型光源、空间部分相干信号源和大气湍流信道对通信系统性能影响的规律,提出降低湍流大气干扰通信系统的光源优化参数。
李亚清[10]（2014）在《斜程湍流大气中部分相干波束的传输特性》文中研究表明激光在湍流大气中传输时,将产生波束半径扩展,角扩散,到达角起伏方差,漂移及光强闪烁等湍流效应。湍流大气中光传播研究在激光卫星通讯、激光测距、制导、激光雷达与激光遥感等领域有重要应用,因此研究激光波束的大气湍流效应具有重要的学术价值。本文围绕斜程湍流大气中部分相干波束的传输特性,目标回波特性及偏振特性开展研究,取得的主要成果如下:1、给出了Kolmogorov折射率谱模型下部分相干高斯-谢尔模型（GSM）波束的交叉谱密度函数（CSDF）的表达式及波束在湍流大气中传输时波束的有效波束半径,相位波前曲率半径和到达接收面处的波束有效参数的具体表达式。分析了波束束腰半径,波长,传输距离,靶标高度,源相干参数,大气结构常数等参量对湍流大气中波束半径,扩展角,平均强度,半径长期扩展与短期扩展及漂移角起伏的影响。将以上部分相干波束的传输特性与高斯（Gauss）波束做了比较。在Von karman折射率谱模型下,讨论了湍流内、外尺度效应对波束半径及平均强度的影响。2、基于修正Rytov理论和ITU-R大气结构常数模型,在修正Hill谱和von Karman折射率谱模型下得到斜程湍流大气中从弱到强湍流区内考虑湍流内、外尺度效应时,部分相干GSM波束的小尺度对数强度起伏方差,大尺度对数强度起伏方差及总闪烁指数的一般表达式。将部分相干光的闪烁指数与完全相干高斯波束的做了比较,并将部分相干GSM波束分别在修正Hill谱和von Karman谱下的闪烁指数进行了比较。3、基于广义Huygens-Fresnel原理,研究了部分相干GSM光束在湍流大气中从发射机到目标,再从目标到接收机双斜程路径传输下,漫射目标对GSM波束的散射特性。与漫射目标的完全相干高斯光束的散射特性作了比较。同时考虑对数振幅和相位起伏两种情况下,推导了GSM波束在湍流大气中双斜程路径传输时其散射场的互相关函数、到达角起伏方差、强度协方差和强度方差的表达式,讨论了波长、传播距离和束腰半径对散射特性的影响。在Von karman折射率谱模型下,讨论了湍流内、外尺度效应对波束平均强度及对数振幅方差的影响。4、基于广义Huygens-Fresnel原理,得到了斜程湍流大气中部分相干椭圆偏振GSM波束的交叉谱密度矩阵（CSDM）。由斯托克斯（Stokes）参数,得到了斜程湍流大气中部分相干GSM波束的偏振度（DoP）表达式。讨论了源偏振光强比,光斑尺寸,波长及靶标高度等因素对DoP的影响。给出了方向角,椭偏率,偏振光强度的表达式。由入射Stokes矢量incidentS,出射Stokes矢量ExitingS与Mueller矩阵之间的关系推导出Mueller矩阵中的各个参量,给出了部分相干椭圆偏振GSM波束在斜程湍流大气传输过程中描述波束退偏现象的退偏指数（DI）。并退化到水平路径下,将结果与斜程路径下波束的偏振态做了比较。5、基于广义Huygens-Fresnel原理,在von Karman折射率谱下推导得到了斜程湍流大气中部分相干高斯-谢尔模型脉冲（GSMP）波束的双频双点CSDF。使用Markov近似法得到了各向同性湍流中结构常数12D的表达式,在（）（）1 2 1 2ω-ωω+ω≤1及两个假设条件下,所得理论适用于任意湍流强度和窄带信号源上。给出接收面处GSMP波束的平均强度,波束半径和双频复相干度的表达式,讨论了频率,初始脉冲宽度,束腰半径,天顶角和湍流外尺度对复相干度的影响。
二、湍流大气中的波传播及散射问题研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、湍流大气中的波传播及散射问题研究（论文提纲范文）
（1）湍流大气和自由空间中位相奇点光束的传输特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 位相奇点光束的研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 位相奇点的产生和演化以及位相奇点光束的光强特性研究 |
| 1.2.2 位相奇点光束的螺旋谱相关特性研究 |
| 1.3 论文结构及创新点 |
| 1.3.1 论文内容安排 |
| 1.3.2 论文主要创新点 |
| 第二章 湍流大气和自由空间中光束传输的理论基础 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 湍流大气的统计理论 |
| 2.2.1 大气折射率 |
| 2.2.2 湍流大气功率谱模型 |
| 2.3 湍流大气和自由空间中光传输理论 |
| 2.3.1 随机波动方程 |
| 2.3.2 随机波动方程的几种解法 |
| 2.4 光束在传输过程中的大气效应 |
| 2.4.1 波前畸变 |
| 2.4.2 螺旋谱弥散 |
| 2.5 结论 |
| 第三章 湍流大气和自由空间中线刃型位错光束的传输特性 |
| 3.1 线刃型位错在湍流大气和自由空间中的演化特性 |
| 3.1.1 引言 |
| 3.1.2 线刃型位错演化特性 |
| 3.2 线刃型位错光束在湍流大气和自由空间中的光强演化 |
| 3.2.1 引言 |
| 3.2.2 线刃型位错光束的光强演化 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 湍流大气和自由空间中圆刃型-线刃型位错光束的传输特性 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 圆刃型-线刃型位错光束 |
| 4.3 圆刃型-线刃型位错光束在湍流大气和自由空间中的传输特性 |
| 4.3.1 线刃型位错通过圆刃型位错中心的情形 |
| 4.3.2 线刃型位错未通过圆刃型位错中心的情形 |
| 4.3.3 两种刃型位错同时传输与圆刃型位错独自传输比较研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 线刃型-螺旋型混合位错在湍流大气传输中的演化特性 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 混合位错光束在湍流大气中的传输特性 |
| 5.2.1 无量纲参数a= ±2 时混合位错在湍流大气中的演化行为 |
| 5.2.2 无量纲参数a= ±0.1 时混合位错在湍流大气中的演化行为 |
| 5.3 结论 |
| 第六章 涡旋光束和线刃型位错光束在湍流大气传输中的螺旋谱特性 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 涡旋光束和线刃型位错光束的螺旋谱特性研究 |
| 6.2.1 非正则涡旋光束在湍流大气传输中的螺旋谱特性研究 |
| 6.2.2 线刃型位错光束在湍流大气传输中的螺旋谱特性研究 |
| 6.2.3 正则涡旋光束在湍流大气传输中的螺旋谱特性研究 |
| 6.3 轨道角动量模态的模式概率密度分布 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 研究结论 |
| 7.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（2）大气湍流环境下FSO系统中光强闪烁特性测量研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 论文的主要内容与结构 |
| 2.大气环境对激光传输的影响 |
| 2.1 大气湍流描述 |
| 2.1.1 大气基本状态及结构组成 |
| 2.1.2 大气湍流的形成及特点 |
| 2.2 大气吸收与散射 |
| 2.2.1 大气吸收 |
| 2.2.2 大气散射 |
| 2.3 大气湍流的特征参数 |
| 2.3.1 大气折射率结构常数 |
| 2.3.2 大气相干长度 |
| 2.3.3 等晕角 |
| 2.4 本章小结 |
| 3.湍流效应对激光传输的影响 |
| 3.1 湍流效应的主要表现方式 |
| 3.1.1 光束扩展 |
| 3.1.2 光斑漂移 |
| 3.1.3 到达角起伏 |
| 3.1.4 光强闪烁 |
| 3.2 光强闪烁概率分布模型 |
| 3.2.1 弱湍流环境光强闪烁概率分布 |
| 3.2.2 强湍流环境光强闪烁概率分布 |
| 3.2.3 由弱至强湍流环境光强闪烁概率分布 |
| 3.3 本章小结 |
| 4.实验测量系统 |
| 4.1 几种大气折射率结构常数测量方法 |
| 4.1.1 闪烁指数测量法 |
| 4.1.2 到达角起伏方差测量法 |
| 4.1.3 热感探空仪测量技术 |
| 4.1.4 激光雷达测量技术 |
| 4.1.5 无源测量技术 |
| 4.2 实验系统及其参数 |
| 4.2.1 实验系统 |
| 4.2.2 系统参数设置 |
| 4.2.3 测量地点的选择 |
| 4.3 本章小结 |
| 5.光强闪烁特性实验及分析 |
| 5.1 光强空间分布统计特性 |
| 5.1.1 远场光强分布理论 |
| 5.1.2 光斑图像预处理 |
| 5.1.3 实验结果及分析 |
| 5.2 光强闪烁时间统计特性 |
| 5.2.1 大气折射率结构常数统计特征 |
| 5.2.2 闪烁指数统计特征 |
| 5.2.3 光强闪烁概率密度分布 |
| 5.3 本章小结 |
| 6.总结和展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间主要研究成果 |
（3）大气环境下部分相干涡旋光束的传输特性及光场调控研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 涡旋光束及其轨道角动量特性 |
| 1.2.2 部分相干光束在湍流大气中传输特性 |
| 1.2.3 部分相干涡旋光束在湍流大气中传输特性 |
| 1.3 论文的主要研究内容及创新点 |
| 2 理论基础 |
| 2.1 拉盖尔-高斯光束 |
| 2.2 部分相干光基本理论 |
| 2.2.1 空间-时间域 |
| 2.2.2 空间-频率域 |
| 2.2.3 Wigner分布函数 |
| 2.3 湍流大气理论 |
| 2.3.1 湍流大气概述 |
| 2.3.2 大气折射率结构常数及折射率起伏功率谱 |
| 2.3.3 湍流大气相位屏的模拟 |
| 2.4 标量衍射理论 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 大气环境下部分相干LG光束的光场调控 |
| 3.1 拉盖尔-高斯光束透过随机粗糙面后的光场分布 |
| 3.2 仿真分析及实验研究 |
| 3.2.1 LG光束透过高斯随机粗糙面的仿真分析 |
| 3.2.2 LG光束透过非高斯随机粗糙面的仿真分析 |
| 3.2.3 实验研究 |
| 3.3 大气环境下部分相干LG光束的强度分布 |
| 3.4 大气环境下部分相干LG光束的强度分布的数值计算 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 大气环境下部分相干LG光束的轨道角动量特性及相干性 |
| 4.1 大气环境下部分相干LG光束的轨道角动量特性及相干性 |
| 4.2 仿真分析 |
| 4.2.1 部分相干LG光束湍流大气水平传输特性 |
| 4.2.2 部分相干LG光束湍流大气斜程传输特性 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及成果 |
| 致谢 |
（4）径向偏振涡旋光束大气湍流传输特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 论文主要内容及框架 |
| 第二章 湍流环境中激光传输理论 |
| 2.1 大气湍流理论 |
| 2.2 湍流环境光场传输理论 |
| 2.2.1 广义Huygens-Fresnel原理 |
| 2.2.2 Rytov微扰法 |
| 2.3 湍流大气光场传输效应 |
| 2.3.1 光强闪烁 |
| 2.3.2 光束漂移 |
| 2.3.3 光束扩展 |
| 2.4 脉冲波束基本理论 |
| 2.4.1 脉冲的物理参量 |
| 2.4.2 常用脉冲的数学模型 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 湍流大气中径向偏振涡旋光束传输特性 |
| 3.1 光强演化 |
| 3.2 偏振特性 |
| 3.2.1 偏振度 |
| 3.2.2 方向角和椭偏率 |
| 3.3 相干特性 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 湍流大气中径向偏振多高斯涡旋光束传输特性 |
| 4.1 光强演化 |
| 4.2 光束扩展 |
| 4.3 光束漂移 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 湍流环境下径向偏振涡旋脉冲的传输特性 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 双频互相干函数 |
| 5.3 平均光谱强度 |
| 5.4 光束扩展效应 |
| 5.4.1 频域中的光束半径 |
| 5.4.2 时域中的脉冲展宽 |
| 5.5 单点-双频复相干度 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 研究总结 |
| 6.2 前景展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（5）自由空间自聚焦Airy相关光场传输特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 Airy光场特性研究现状 |
| 1.2.2 Airy光场调控技术研究现状 |
| 1.2.3 自聚焦和自加速Airy相关光场自由空间传输特性研究现状 |
| 1.3 论文结构及创新点 |
| 1.3.1 论文内容安排 |
| 1.3.2 论文主要创新点 |
| 第二章 大气湍流中的自聚焦Airy光束传播理论Eq uationChapter2Section1 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 自聚焦Airy光束大气湍流传输解析理论 |
| 2.2.1 自聚焦Airy光场傍轴近似公式 |
| 2.2.2 大气湍流统计理论 |
| 2.2.3 Rytov微扰近似下自聚焦Airy光场分布 |
| 2.3 自聚焦Airy光束大气湍流传输数值模拟理论 |
| 2.3.1 角谱理论和波束分步传播法 |
| 2.3.2 抛物型方程 |
| 2.3.3 自聚焦Airy光束多层湍流相位屏传输模型 |
| 2.4 轨道角动量湍流效应 |
| 2.4.1 轨道角动量模态串音 |
| 2.4.2 轨道角动量拓扑荷分裂 |
| 2.5 小结 |
| 第三章 自聚焦Airy光学涡旋传播动力学EquationChapter(Next)Sectio n |
| 3.1 引言 |
| 3.2 单个涡旋传输 |
| 3.2.1 在轴传输 |
| 3.2.2 离轴传输 |
| 3.3 涡旋对的传输 |
| 3.3.1 同号涡旋对 |
| 3.3.2 异号涡旋对 |
| 3.4 光场强度梯度对光学涡旋传输特性的影响 |
| 3.4.1 强度梯度的提出 |
| 3.4.2 强度梯度对光场传输轨迹的调控 |
| 3.4.3 强度梯度对湍流大气中涡旋拓扑荷分裂的影响 |
| 3.5 小结 |
| 第四章 非传统自聚焦Airy涡旋光场在自由空间中的传播 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 各向异性螺旋相位的构建 |
| 4.2.1 各向异性螺旋相位 |
| 4.2.2 幂指数型螺旋相位 |
| 4.3 幂指数型圆Airy涡旋光场轨道角动量模态探测概率密度 |
| 4.3.1 幂指数型圆Airy涡旋光束传播特征 |
| 4.3.2 幂指数对圆Airy涡旋光场聚焦特性的影响 |
| 4.3.3 光强起伏探测概率密度函数 |
| 4.4 轨道角动量传输性能优化 |
| 4.4.1 信号和串音轨道角动量模态分离 |
| 4.4.2 幂指数对探测区域的调控 |
| 4.5 小结 |
| 第五章 Airy阵列合成自聚焦涡旋光束在大气湍流中的传播EquationChapter(Next)Section |
| 5.1 引言 |
| 5.2 Airy阵列涡旋光束的构建及其调控 |
| 5.2.1 合成自聚焦涡旋光束的构建 |
| 5.2.2 合成自聚焦涡旋光束和圆Airy涡旋光束的对比 |
| 5.3 Airy阵列光束湍流相位屏传输模型验证 |
| 5.4 局部紧聚焦特性对轨道角动量传输性能的优化 |
| 5.4.1 阵列单元调控 |
| 5.4.2 合成自聚焦光场局部紧聚焦特性 |
| 5.4.3 局部紧聚焦特性对轨道角动量模态串音和拓扑荷分裂的优化 |
| 5.5 小结 |
| 第六章 矢量自聚焦Airy涡旋光场传输特性研究EquationChapter6Section1 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 矢量自聚焦Airy光场的构建 |
| 6.2.1 Poincaré球与Stokes参量 |
| 6.2.2 旋向变化自聚焦Airy矢量涡旋光场 |
| 6.2.3 径向变化自聚焦Airy矢量涡旋光场 |
| 6.2.4 高阶Poincaré球上的矢量自聚焦Airy涡旋光场 |
| 6.3 矢量自聚焦Airy涡旋光场在大气湍流中的传播 |
| 6.3.1 偏振态旋向变化自聚焦Airy涡旋光场在大气湍流中的传播 |
| 6.3.2 偏振态径向变化自聚焦Airy涡旋光场在大气湍流中的传播 |
| 6.3.3 高阶Poincaré球上的矢量自聚焦Airy涡旋光场在大气湍流中的传播 |
| 6.4 小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（6）部分相干涡旋光束在湍流大气中传输时的轨道角动量谱的弥散特性（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 无线光通信的研究背景及意义 |
| 1.2 部分相干光束的研究进展 |
| 1.3 光束轨道角动量的研究进展 |
| 1.3.1 光束轨道角动量在光通信中的应用 |
| 1.3.2 光束轨道角动量在光镊中的应用 |
| 1.3.3 光束轨道角动量在量子和纳米光学中的应用 |
| 1.4 本文的主要研究内容 |
| 2 部分相干光束的理论基础 |
| 2.1 光束相干性 |
| 2.1.1 关联函数 |
| 2.1.2 关联函数调控方法 |
| 2.1.3 部分相干光束的理论研究方法 |
| 2.2 部分相干光的轨道角动量谱 |
| 3 光束在湍流介质中的传输理论 |
| 3.1 湍流概述 |
| 3.1.1 大气湍流的功率谱模型 |
| 3.1.2 太阳风湍流的功率谱模型 |
| 3.2 光波在湍流介质中的研究方法 |
| 3.2.1 多重相位屏 |
| 3.2.2 Rytov近似法 |
| 3.3 湍流相干长度 |
| 3.3.1 非Kolmogorov湍流谱的相干长度 |
| 3.3.2 太阳风湍流谱的相干长度 |
| 4 多高斯谢尔贝塞尔光束在大气湍流中的轨道角动量特性 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 理论模型 |
| 4.3 数值分析 |
| 4.3.1 交叉谱密度分布 |
| 4.3.2 模式概率密度分布 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 部分相干Lommel光束在大气湍流中的轨道角动量特性 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 理论模型 |
| 5.3 数值分析 |
| 5.3.1 螺旋光谱分布 |
| 5.3.2 模式概率密度和串扰概率密度分布 |
| 5.4 小结 |
| 6 总结与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（7）现代大气光学三杰（论文提纲范文）
| 范德胡斯特与光散射 |
| 塔塔尔斯基与随机介质中的光传播 |
| 弗里德与随机介质中光传播的工程应用 |
（8）等离子体鞘套湍流对光/电磁波传输特性的影响研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外研究概况 |
| 1.2.1 等离子体鞘套实验和理论研究 |
| 1.2.2 等离子体鞘套中电磁波传播特性实验和理论研究 |
| 1.2.3 随机介质中波传播特性实验和理论研究 |
| 1.2.4 等离子体鞘套湍流实验和理论研究 |
| 1.3 论文主要内容和结构安排 |
| 第二章 等离子体鞘套湍流基本理论 |
| 2.1 等离子体鞘套湍流 |
| 2.2 等离子体鞘套湍流波传播理论 |
| 2.2.1 Born近似 |
| 2.2.2 Rytov近似 |
| 2.3 等离子体鞘套湍流折射率起伏功率谱 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 等离子体鞘套湍流中高斯波束的传输特性 |
| 3.1 自由空间中高斯波束传输理论 |
| 3.2 等离子体鞘套湍流中高斯波束的二阶矩 |
| 3.3 等离子体鞘套湍流中高斯波束的平均强度和波束展宽 |
| 3.3.1 高斯波束的平均强度 |
| 3.3.2 高斯波束的波束展宽 |
| 3.4 等离子体鞘套湍流中高斯波束的到达角起伏和漂移特性 |
| 3.4.1 高斯波束的到达角起伏特性 |
| 3.4.2 高斯波束的漂移特性 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 等离子体鞘套湍流分形相位屏模拟 |
| 4.1 等离子体鞘套湍流分形相位屏基本理论 |
| 4.2 等离子体鞘套湍流一维分形相位屏建模及衍射分析 |
| 4.2.1 一维分形相位屏建模 |
| 4.2.2 一维分形相位屏衍射分析 |
| 4.3 等离子体鞘套湍流二维分形相位屏建模及衍射分析 |
| 4.3.1 二维分形相位屏建模 |
| 4.3.2 二维分形相位屏衍射分析 |
| 4.4 等离子体鞘套湍流对合成孔径雷达成像特性的影响 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 等离子体鞘套湍流对光通信性能的影响 |
| 5.1 自由空间光通信系统 |
| 5.2 等离子体鞘套湍流中高斯波束的闪烁指数 |
| 5.3 副载波强度调制原理 |
| 5.4 副载波强度调制信号的误码率 |
| 5.4.1 BPSK信号的误码率 |
| 5.4.2 DPSK信号的误码率 |
| 5.5 多副载波强度调制信号的误码率 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（9）轨道角动量通信系统中的湍流效应分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与研究意义 |
| 1.2 基于轨道角动量(OAM)光通信的发展现状 |
| 1.2.1 单光子OAM在湍流中的传播 |
| 1.2.2 纠缠光子OAM在湍流中的传播 |
| 1.2.3 OAM多路复用技术 |
| 1.2.4 湍流效应的缓解技术 |
| 1.3 论文主要研究内容简介 |
| 第二章 大气湍流理论与OAM光通信 |
| 2.1 湍流信道的随机特性 |
| 2.1.1 柯尔莫戈洛夫湍流级联理论 |
| 2.1.2 折射率起伏 |
| 2.1.3 折射率起伏的功率谱 |
| 2.1.4 大气效应 |
| 2.2 基于OAM的光通信 |
| 2.2.1 OAM简介 |
| 2.2.2 OAM在光通信中的应用 |
| 2.3 携带OAM的信号源结构和特征 |
| 2.3.1 衍射受限信号源—拉盖尔高斯光束 |
| 2.3.2 非衍射信号源 |
| 2.4 小结 |
| 第三章 准非衍射光源对OAM通信系统大气湍流效应的扼制 |
| 3.1 超几何高斯光束螺旋谱：弱起伏 |
| 3.1.1 超几何高斯光束OAM模的相对功率 |
| 3.1.2 超几何高斯光源参数的优化选择 |
| 3.1.3 弱起伏湍流对超几何高斯光束OAM模的影响 |
| 3.2 超几何高斯光束螺旋谱：各向异性且中等到强起伏 |
| 3.2.1 各向异性且中等到强非柯尔莫戈洛夫有效功率谱 |
| 3.2.2 超几何高斯光束OAM模在有效功率谱中的演变 |
| 3.2.3 自聚焦特性对OAM模的影响 |
| 3.2.4 各向异性且中等到强起伏湍流对OAM模的影响 |
| 3.3 小结 |
| 第四章 光源空间相干性对OAM通信系统的影响 |
| 4.1 高斯-谢尔型部分相干光源 |
| 4.1.1 高斯-谢尔光束的交叉谱密度函数 |
| 4.1.2 准非衍射高斯-谢尔光束的产生 |
| 4.2 艾里谢尔螺旋谱：弱起伏 |
| 4.2.1 螺旋谱的概率密度和串音密度 |
| 4.2.2 艾里谢尔光源特性对OAM传播的影响 |
| 4.2.3 非柯尔莫戈洛夫弱起伏湍流对OAM的影响 |
| 4.3 小结 |
| 第五章 多模光源对湍流大气中OAM通信系统性能的优化 |
| 5.1 多高斯谢尔光源 |
| 5.2 修正贝塞尔多高斯谢尔(MMBGS)光束的螺旋谱：弱起伏 |
| 5.2.1 弱起伏湍流中的MMBGS螺旋谱 |
| 5.2.2 MMBGS光源特性对OAM传输的影响 |
| 5.2.3 弱湍流效应对MMBGS光束轨道角动量模的影响 |
| 5.3 小结 |
| 第六章 海气湍流对OAM通信系统影响的分析 |
| 6.1 柯尔莫戈洛夫海气谱 |
| 6.2 中等到强柯尔莫戈洛夫海气湍流对OAM的影响 |
| 6.2.1 中等到强柯尔莫戈洛夫海气谱 |
| 6.2.2 海气湍流中的艾里螺旋谱 |
| 6.2.3 艾里光源对OAM传播的影响 |
| 6.2.4 中等到强海气湍流对OAM传播的影响 |
| 6.3 各向异性非柯尔莫戈洛夫海气湍流中的OAM螺旋谱 |
| 6.3.1 各向异性非柯尔莫戈洛夫海气谱 |
| 6.3.2 部分相干的修正贝塞尔高斯光束螺旋谱 |
| 6.3.3 部分相干的修正贝塞尔高斯光源效应 |
| 6.3.4 各向异性非柯尔莫戈洛夫海气湍流效应 |
| 6.4 小结 |
| 第七章 主要结论与展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录：作者在攻读博士学位期间发表的论文 |
（10）斜程湍流大气中部分相干波束的传输特性（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 符号对照表 |
| 缩略语对照表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题缘由和意义 |
| 1.2 湍流大气中波传播的国内外研究现状 |
| 1.2.1 部分相干偏振光的国内外研究现状 |
| 1.2.2 波束闪烁效应的国内外研究现状 |
| 1.2.3 脉冲波束的国内外研究现状 |
| 1.3 论文结构安排及框架 |
| 1.4 论文创新点 |
| 第二章 斜程湍流大气中激光波束传输的基本理论 |
| 摘要 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 理论模型 |
| 2.2.1 ITU-R大气折射率结构常数模型 |
| 2.2.2 大气湍流折射率起伏功率谱密度 |
| 2.3 部分相干光的基本理论 |
| 2.3.1 典型的部分相干光 |
| 2.3.2 空间-时间域 |
| 2.3.3 空间-频率域 |
| 2.4 研究方法及波束传输的有关参数 |
| 2.4.1 广义Huygens-Fresnel原理 |
| 2.4.2 交叉谱密度函数 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 斜程湍流大气中部分相干GSM波束的扩展与漂移 |
| 摘要 |
| 3.1 湍流大气对波束半径、角扩展及强度的影响 |
| 3.1.1 湍流大气中波束的半径 |
| 3.1.2 波束的角扩展效应 |
| 3.1.3 接收面处的平均强度 |
| 3.2 湍流大气中光束的扩展效应 |
| 3.2.1 长期扩展与短期扩展 |
| 3.2.2 数值结果分析 |
| 3.3 湍流大气中光束的漂移 |
| 3.3.1 漂移的理论公式 |
| 3.3.2 闪烁方差对漂移角起伏的影响 |
| 3.4 波束的到达角起伏方差 |
| 3.5 湍流内、外尺度对波束半径及平均强度的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 斜程湍流大气中部分相干GSM波束的闪烁研究 |
| 摘要 |
| 4.1 闪烁指数理论方法 |
| 4.1.1 斜程路径的修正Rytov理论 |
| 4.1.2 GSM波束传输的相关参数 |
| 4.2 闪烁指数的理论计算 |
| 4.2.1 小尺度对数强度起伏方差 |
| 4.2.2 大尺度对数强度起伏方差 |
| 4.2.3 总闪烁指数和数值分析结果 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 斜程湍流大气中漫射目标的GSM波束的散射特性 |
| 摘要 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 双程路径波传播的场分布 |
| 5.3 互相关函数 |
| 5.3.1 目标面处的平均强度 |
| 5.3.2 到达角起伏 |
| 5.3.3 强度协方差和强度方差 |
| 5.3.4 考虑对数振幅起伏的强度方差 |
| 5.4 湍流内、外尺度对平均强度和闪烁指数的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 斜程湍流大气中部分相干波束的偏振特性 |
| 摘要 |
| 6.1 偏振波束在湍流大气中传输的CSDM |
| 6.1.1 波束的偏振度(Do P) |
| 6.1.2 偏振方向角 |
| 6.1.3 主轴方向上的偏振光强度 |
| 6.1.4 椭偏率 |
| 6.2 波束的退偏理论 |
| 6.2.1 Mueller矩阵 |
| 6.2.2 波束的退偏指数 |
| 6.2.3 数值结果分析 |
| 6.3 水平路径下部分相干GSM波束的偏振特性 |
| 6.4 斜程湍流大气中高阶贝塞尔-高斯波束的光强度 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 斜程湍流大气中部分相干GSMP波束的传输研究 |
| 摘要 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 脉冲波束的相干时间和相干带宽 |
| 7.3 交叉谱密度函数 |
| 7.3.1 波束平均强度 |
| 7.3.2 波束半径 |
| 7.4 脉冲波束的传输 |
| 7.4.1 双频-单点复相干度 |
| 7.4.2 单频-双点复相干度 |
| 7.4.3 双频-双点复相干度 |
| 7.5 本章小结 |
| 第八章 结束语 |
| 8.1 研究结论 |
| 8.2 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
四、湍流大气中的波传播及散射问题研究（论文参考文献）
- [1]湍流大气和自由空间中位相奇点光束的传输特性研究[D]. 高鹏慧. 西安电子科技大学, 2020
- [2]大气湍流环境下FSO系统中光强闪烁特性测量研究[D]. 李腾. 西安理工大学, 2020(01)
- [3]大气环境下部分相干涡旋光束的传输特性及光场调控研究[D]. 任程程. 西安工业大学, 2020
- [4]径向偏振涡旋光束大气湍流传输特性研究[D]. 李甲超. 西安电子科技大学, 2020(05)
- [5]自由空间自聚焦Airy相关光场传输特性研究[D]. 闫旭. 西安电子科技大学, 2019(07)
- [6]部分相干涡旋光束在湍流大气中传输时的轨道角动量谱的弥散特性[D]. 唐磊. 南京理工大学, 2019(06)
- [7]现代大气光学三杰[J]. 饶瑞中. 科学, 2017(04)
- [8]等离子体鞘套湍流对光/电磁波传输特性的影响研究[D]. 杨少飞. 西安电子科技大学, 2017(04)
- [9]轨道角动量通信系统中的湍流效应分析[D]. 朱云. 江南大学, 2016(03)
- [10]斜程湍流大气中部分相干波束的传输特性[D]. 李亚清. 西安电子科技大学, 2014(03)