部分相干渦旋光束在大氣湍流中的光強(qiáng)分布研究.pdf

1、渦旋光束由于可以提供新的復(fù)用維度，在光學(xué)微操控、生物光學(xué)、復(fù)用通信等領(lǐng)域受到了廣泛重視。而激光器發(fā)出的光束一般為部分相干光，因此研究部分相干渦旋光束在大氣湍流中的光強(qiáng)分布對(duì)渦旋光束的應(yīng)用具有重要的意義。本文主要研究了部分相干渦旋光束在大氣湍流中的光強(qiáng)分布情況。主要工作如下：
　　1.根據(jù)廣義惠更斯-菲涅爾原理以及交叉譜密度函數(shù)，選取部分相干高斯-謝爾模型（Gaussian-Schell Model，GSM）渦旋光束為研究對(duì)象，推導(dǎo)

2、出光束在大氣湍流中傳輸時(shí)光強(qiáng)分布的完整解析式，給出了光束在自由空間中傳輸時(shí)的條件，完全相干GSM渦旋光束在自由空間和大氣湍流中傳輸?shù)臈l件。
　　2.根據(jù)推導(dǎo)出的光強(qiáng)分布解析表達(dá)式，分析對(duì)比了部分相干GSM渦旋光束和完全相干GSM潤(rùn)旋光束在大氣湍流和自由空間中傳輸時(shí)的光強(qiáng)分布，仿真分析了不同傳輸距離、湍流強(qiáng)度、相干長(zhǎng)度、拓?fù)浜蓴?shù)、束腰寬度以及光束波長(zhǎng)等對(duì)光束光強(qiáng)分布的影響，并且對(duì)每個(gè)仿真結(jié)果給出了相應(yīng)的物理解釋。
　　3.選取

3、拉蓋爾-高斯（Laguerre-Gaussian，LG）渦旋光束為研究對(duì)象，利用Kolmogorov譜模型，借鑒研究部分相干GSM渦旋光束的基本理論和研究方法，推導(dǎo)了部分相干離軸LG渦旋光束在大氣湍流中傳輸時(shí)的光強(qiáng)分布的解析表達(dá)式，然后仿真分析了光束自身參數(shù)、傳輸距離以及湍流強(qiáng)度等對(duì)光束暗核的移動(dòng)距離和方向以及光斑展寬的影響，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了部分仿真結(jié)果。
　　結(jié)果表明：部分相干GSM渦旋光束相比于完全相干GSM渦旋光束抑制湍流特