斜程大气湍流中目标回波轴向闪烁指数的研究

摘要

随着激光通讯、激光雷达等实际应用领域的需要，激光在大气湍流中双程传输问题受到了广泛的重视。大气湍流引起的折射率随机起伏将导致激光束光场的随机变化，严重限制不同激光工程系统的使用性，甚至决定激光工程系统的技术可行性。大气闪烁在湍流大气中光传播问题占有核心地位，因此本文针对大气湍流中光波沿双程斜路径传输的目标回波闪烁指数进行研究讨论。
　　首先，基于适用于弱起伏的Rytov理论和ABCD传输矩阵表示法，给出了双程传输过程中的对数振幅协方差函数，据此得到回波闪烁指数的理论形式。
　　其次，根据光波斜程传输理论，采用随高度变化的大气折射率结构常数模型，推导了在仅考虑内尺度和考虑内、外尺度两种情况下，高斯波束入射目标时以及仅考虑内尺度效应时，球面波和平面波入射目标时的回波闪烁指数的理论模型。应用修正Hill谱计算了回波闪烁指数随表征反射器尺寸的菲涅尔率的变化关系。讨论了不同内尺度、光波波长及目标高度对回波闪烁指数的影响。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 斜程传输光波闪烁特性研究状况

1．2．2 双程传输光波闪烁特性研究状况

1．3 论文主要工作

第二章 大气湍流模型

2．1 大气湍流简介

2．2 表征大气湍流特征的参数

2．2．1 大气湍流的外尺度和内尺度

2．2．2 大气折射率结构常数

2．3 湍流折射率起伏功率谱模型

2．4 本章小结

第三章 高斯波斜程入射时目标回波的闪烁指数

3．1 大气湍流中光波传输理论

3．1．1 随机介质的Maxwell方程

3．1．2 Rytov近似

3．2 主要参量

3．2．1 高斯波束参数

3．2．2 菲涅尔率与湍流强度的关系

3．3 回波的轴向闪烁指数

3．3．1 双程传输过程中的复相位扰动

3．3．2 考虑内尺度时回波的轴向闪烁指数

3．3．3 考虑内、外尺度时回波的轴向闪烁指数

3．4 本章小结

第四章 球面波和平面波斜程入射时目标回波的闪烁指数

4．1 球面波斜程入射时目标回波的闪烁指数

4．2 平面波斜程入射时目标回波的闪烁指数

4．3 本章小结

第五章 结论与展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间取得的学术成果