激光远场大气稳定传输的光场调控技术研究

大部分激光器产生的激光为相干光束,在理想环境下,激光到达远场后其相干特性与出射时保持一致,且光强分布均匀,但由于大气环境中湍流的存在,激光到达远场后发生相互干涉,产生振幅起伏,即光强闪烁现象。文中主要从多个角度分析该现象形成的原因,并主要从相位、偏振态两个方面出发,提出相应的解决措施,并完成验证实验。实验结果表明,所提出的解决措施可实现较好的分布效果;又从理论方面提出了光源光束整形措施,提升激光远场光斑分布的性能;最后结合实际应用,分析了高空相对于地面大气湍流的区别,以及激光传输角度对激光远场传输的影响。从实际应用方面,涵盖针对激光远场大气传输能量稳定性的多项解决方案,用于指导启发同领域内相关技术的攻关,具体问题可根据文中原理内容提出具体实现方式。

水平均匀大气中多束照明光在目标上形成光斑的漂移

给出了用Ｋｏｌｍｏｇｏｒｏｖ谱描述大气湍流时，在水平均匀大气中多束照明光在目标上形成光斑的漂移角方差的解析表达式。分析结果表明，ｎ束互不相关的光所成光斑漂移角的均方根差与单束光所成光斑漂移角的均方根差相比，减小了ｎ倍。随着这些光相关系数的增加，叠加光斑漂移角的均方根差也增加。当这些光完全相关时，叠加光斑漂移角的均方根差和单束光所成光斑漂移角的均方根差变得没有区别。

背景光及大气湍流对空地激光通信接收光斑产生的影响

为了研究在不同背景光及弱湍流条件下的空地激光传输特性,同时为空地激光通信链路总体方案设计提供相应的实验数据,进行了背景光及大气湍流影响空地激光通信系统接收光斑的实验研究,同时提出了在空地激光通信系统中有效抑制背景光及大气湍流效应影响的措施。

光束漂移对光电测距瞄准误差的影响及其对策

通过分析光束漂移对光电测距瞄准误差的影响，作者认为，只要测距仪光发射系统存在空间相位分布不均匀，测距的瞄准误差就是不可避免的．减小这种误差的根本方法是限制空间相位分布不均匀度，其次是选择大气湍流弱的时间进行观测．

大气湍流对激光空间传输特性影响的实验研究

为了研究大气湍流对不同波长激光传输特性的影响,利用MATLAB对其进行了仿真,设计湍流模拟箱进行实验,将仿真和实验结果对比进行了理论分析和实验验证。对激光波前光强分布进行了观察与记录,并对不同波长激光束在相同大气条件下的光束漂移和光强起伏做了测量与分析;就大气湍流对线偏振光的偏振态影响进行了实验观测。结果表明,随着大气湍流的增强,激光波前光强分布容易受到明显的影响;激光束的光强起伏随着波长的增大而减小,其方差最高到达2.79×10^(-2),而光束漂移则与波长无关,方差最高到达9.11×10^(-12);线偏振光受到湍流效应的影响,其光强产生随机变化,且随着湍流强度的提高,变化程度更剧烈。实验测试数据结果与大气湍流理论相符合,这对激光大气传输的研究具有一定的参考价值。

大气湍流对多色部分空间相干光传输特性的影响

基于部分相干光的传输定律 ,对多色部分空间相干光的长程大气传输做了研究 .结果表明 ,无论是否满足定标律 ,大气湍流会引起多色部分空间相干光的光谱移动和光束扩展 ;多色部分空间相干光光束扩展比多色完全空间相干光受湍流的影响小 .然而 。

云南高美古湍流大气中激光短曝光光斑统计特性研究

为了探究激光在自由高空湍流大气中传输的短曝光光斑特性,在云南高美古3200 m的高海拔地区,选择远离下垫面的地势条件,开展了532 nm固体激光1,2,3,4,4.7 km大气传输光斑成像探测实验。利用4000 frame/s采样速率下的短曝光光斑数据,定性地描述了湍流大气中短曝光远场激光光斑的网纹状形态结构以及零星亮点的移动、消散和重构过程,并对激光光斑灰度值进行了定量的统计分析。结果表明:利用二维的光斑图像数据,可以较为方便地获得光强闪烁的孔径平均因子和理想的点闪烁指数,进而得到包括湍流强度和湍流内尺度在内的关键光学湍流参数;同时,也可对激光闪烁频谱、截止频率以及光斑的空间相关特性进行定量的判断。相关数据有助于研究高原或高空长程传输条件下的激光能量在目标靶面上的空间分布及其时间变化特性,为研究激光长程大气传输后光电系统的变化提供了一定的参考。