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激光大气传输特性及实验研究

作　者: 王元博
导　师: 韩香娥
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 光学
关键词: 大气湍流激光大气传输光束漂移光束扩展 CCD摄像机
分类号: TN241
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 381次
引　用: 6次
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内容摘要

激光被广泛应用于各种测量系统中,大气对激光在中长距离传输时的影响严重限制了各种激光工程(如激光通信、激光雷达、激光测距等)系统的使用性能。本文旨在研究大气湍流对激光大气传输的影响。本文针对大气信道的随机特性,主要研究大气湍流对半导体激光传输的影响。基于强湍流情况下的Markov近似理论对基模高斯光束短期和长期波束扩展效应作了计算分析。在理论分析的基础上对扩展和漂移的测量方法进行了论证并改进激光大气实验测量系统,设计大口径发射天线以便开展不同聚焦半径下的湍流扩展和漂移实验。用此系统进行了室外相关实验,利用CCD摄像机采集远程激光传输光斑。对大气湍流影响下的二维光斑光强分布进行实时测量,用相应处理算法软件分析实验数据,与理论数值进行比较并对误差产生的原因进行了初步讨论。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-15
  1.1 概述  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-13
    1.2.1 理论研究  10-12
    1.2.2 实验研究  12-13
  1.3 论文研究内容及结构安排  13-15
第二章激光大气传输概述  15-23
  2.1 激光大气传输的能量衰减  15-19
    2.1.1 大气吸收效应  15-16
    2.1.2 大气散射效应  16-18
    2.1.3 散射和吸收的共同影响  18-19
  2.2 大气湍流效应  19-23
    2.2.1 湍流大气分析  19
    2.2.2 湍流统计特征  19-20
    2.2.3 湍流对激光传输的影响  20-21
    2.2.4 其他大气效应  21-23
第三章激光大气传输湍流理论及数值分析  23-35
  3.1 激光在大气湍流中的传输理论  23-28
    3.1.1 有限光束的扩展和漂移  23-25
    3.1.2 马尔可夫（Markov）近似理论  25-28
  3.2 激光在强大气湍流中的波束扩展  28-34
    3.2.1 长期扩展效应  28-33
    3.2.2 束轴上的光强随距离的变化  33-34
  3.3 本章总结  34-35
第四章实验系统设计实现与测量结果分析  35-55
  4.1 引言  35
  4.2 主要测量物理量简介  35-36
  4.3 测量方法简介  36-40
    4.3.1 图像法：CCD 成像法接收光斑测量系统方案  37-38
    4.3.2 四象限探光电测器  38
    4.3.3 阵列探测系统  38-40
    4.3.4 PSPMT  40
  4.4 实验系统设计与实现  40-46
    4.4.1 实验系统设计基本原理  40-41
    4.4.2 实验系统介绍  41-46
    4.4.3 外场实验示意图  46
  4.5 实验数据处理与分析  46-52
    4.5.1 实验测量  46-47
    4.5.2 实验数据处理与分析  47-52
  4.6 本章小结  52-55
第五章结束语  55-57
致谢  57-59
参考文献  59-65
研究成果  65-66

激光大气传输特性及实验研究

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