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摘要

激光在大气传输过程中其相干特性受湍流影响而下降, 进一步影响相干探测过程的效率和性能. 本文定义大气相干时间描述激光经大气传输后接收光场的起伏速度, 大气相干时间与相干过程持续时间的相对大小决定了相干探测过程的性能. 本文基于多层动态相位屏技术仿真激光大气传输过程, 并系统研究大气参数、收发参数、波长等对大气相干时间的影响规律. 研究指出大气相干时间与波长、接收口径、大气相干长度呈正相关, 与风速呈反比; 通过改进光学设计、光束整形、激光选频等方法能够有效减少湍流扰动的影响, 提高接收光场的稳定性, 进而改善湍流对相干探测过程的不良影响. 大气相干时间是衡量湍流对相干探测影响的重要参数, 本研究可为评估大气对相干探测过程的影响提供有力参考.

关键词:

Abstract

In the process of laser propagation in atmosphere, its coherence characteristics are reduced by turbulence, which further affects the efficiency and performance of coherent detection process. In this paper, atmospheric coherence time is defined to describe the fluctuation speed of laser field after atmospheric transmission. The relative size of atmospheric coherence time and coherence process duration time determines the performance of coherent detection process. According to the infinitely long phase screen technology, we simulate laser atmospheric transmission, and systematically study the influences of atmospheric parameters, transceiver parameters and wavelength on atmospheric coherence time. It is found that the atmospheric coherence time is positively correlated with wavelength, receiving aperture and atmospheric coherence length, and inversely proportional to wind speed, which shows that the atmospheric coherence time can be effectively improved by improving the optical design and changing the laser band, thus effectively reducing the disturbance caused by turbulence and improving the stability of the received light field. The atmospheric coherence time defined in this paper is an important parameter to measure the influence of turbulence on coherent detection. This study can provide a powerful reference for evaluating the influence of atmosphere on coherent detection process.

Keywords:

作者及机构信息

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通信作者:任益充,rych@aiofm.ac.cn

基金项目:安徽省自然科学基金青年项目(批准号: 1908085QA37)、国家自然科学基金青年科学基金(批准号: 11904369)和脉冲功率激光技术国家重点实验室主任基金(批准号: 2019ZR07)资助的课题.

Authors and contacts

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Corresponding author:Ren Yi-Chong,rych@aiofm.ac.cn

Funds:Project supported by the Young Scientists Fund of the Natural Science Foundation of Anhui Province, China (Grant No. 1908085QA37), the Young Scientists Fund of the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 11904369), and the Open Research Fund of State Key Laboratory of Pulsed Power Laser Technology, China (Grant No. 2019ZR07).

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