基于等效结构常数的非Kolmogorov大气湍流相位屏仿真及其对光束传输质量的影响

摘要

本文采用正态分布模型来描述传播路径上功率谱幂值的非均匀性,利用功率谱反演法构建了基于等效结构常数的非Kolmogorov湍流相位屏,并利用多重相位屏法进行了高斯光束在均匀各向同性湍流与非Kolmogorov湍流两种模型下的传输模拟.通过观察模拟光束的光强均匀度、光束漂移以及闪烁指数等,讨论研究非Kolmogorov湍流对光束传输模拟的影响.结果发现,当光束通过单个非Kolmogorov相位屏时,光强最大值与光强均匀度随着幂值先增大后减小,光束漂移随幂值在一定范围内单调变化.当光束通过多重相位屏时,发现模拟光束的光强闪烁指数会受到相位屏数量以及湍流模型的影响,当相位屏数量较多时,均匀各向同性湍流模型下模拟得到的光强闪烁指数会大于非Kolmogorov湍流模型下的结果,且非Kolmogorov湍流对光束漂移的影响可以忽略.本工作可以非Kolmogorov湍流模型适用范围的确定以及多重相位屏模拟非均匀路径下的激光大气传输提供参考.