大气激光通信中抑制强度闪烁新方法研究

本项目致力于解决大气激光通信中的一些基本理论问题，即利用激光“相干性和偏振态”来抑制大气湍流引起的强度起伏。从推广的惠更斯-菲涅耳原理和交叉谱密度矩阵出发，系统研究了水平传输路径下部分相干光束的光束展宽机制。发现当部分相干厄米高斯光束的光束阶数m，空间相干长度σ0和束腰宽度w0满足下面表达式时： 。不同的部分相干厄米-高斯光束在远场具有相同的光束展宽。同时还研究了光束相干性和偏振态对光束展宽和光束方向的影响。发现当光束的相干长度δxx，偏振度P(0)和束宽w0满足某一条件时，会具有相同的远场发散角，即： 。以矢量部分相干高斯光束为例，大气湍流模型选择通用的柯莫哥洛夫模型，系统研究了水平传输路径下部分相干光束的光束光束漂移。基于平面波模型和应用于ABCD光学系统的拓展Rytov理论，我们推导出了适用于任意湍流强度下的信道相关系数的表达式，还得到了相关长度在强湍流条件下的近似表达式。系统研究了孔接收情形，部分相干光束的闪烁因子，即大气湍流引起的强度起伏。