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第1章 绪论1

1.1 无线光通信与大气湍流1

1.2 大气湍流效应研究进展3

1.3 大气湍流及其效应5

1.3.1 湍流的形成5

1.3.2 雷诺数6

1.3.3 湍流的内、外尺度7

1.3.4 湍流的特性8

1.3.5 大气结构常数9

1.4 大气湍流折射率起伏谱模型11

1.4.1 光束扩展13

1.4.2 光束漂移14

1.4.3 光强闪烁16

1.4.4 到达角起伏16

1.4.5 大气湍流模型18

1.5 部分相干光20

1.5.1 部分相干光的定义20

1.5.2 空间-时间域20

1.5.3 空间-频率域21

1.6 部分相干光的研究方法22

1.6.1 广义惠更斯-菲涅耳原理22

1.6.2 交叉谱密度函数23

1.7 大气湍流中光传输的分析方法24

1.7.1 Rytov近似24

1.7.2 Markov近似26

1.8 部分相干GSM光束的产生28

1.8.1 基模高斯光束和GSM光束的相干性28

1.8.2 相位屏理论31

1.8.3 随机相位屏的生成及结果分析33

1.8.4 实验及其结果分析34

参考文献36

第2章 光强分布与光束扩展42

2.1 引言42

2.2 光束在大气湍流中传输43

2.2.1 光束在大气湍流中传输的几何模型43

2.2.2 光束在大气湍流中传输的数学模型44

2.3 大气湍流中光束传输数值分析48

2.3.1 光强分布数值分析48

2.3.2 光束扩展数值分析55

参考文献63

第3章 光束漂移66

3.1 引言66

3.2 部分相干光束在大气湍流中的光束漂移67

3.3 水平传输的光束漂移与光束扩展68

3.3.1 光束漂移68

3.3.2 光束扩展半径70

3.3.3 光束扩展特性分析72

3.3.4 光束漂移特性分析74

3.4 斜程传输的光束漂移与光束扩展76

3.4.1 部分相干光斜程传输的几何模型76

3.4.2 光束漂移理论推导77

3.4.3 光束扩展半径78

3.4.4 斜程传输扩展特性分析79

参考文献82

第4章 光强闪烁和到达角起伏86

4.1 引言86

4.2 相干光通信中的波前畸变与波前校正88

4.3 光强闪烁与到达角起伏90

4.3.1 光强起伏方差90

4.3.2 到达角起伏方差92

4.3.3 光强闪烁特性分析96

4.3.4 到达角起伏特性分析100

4.4 到达角起伏与湍流尺度等参数的关系103

4.4.1 光束在湍流大气中传输时的到达角起伏方差103

4.4.2 湍流内、外尺度与光束传输距离106

4.4.3 不同源参数与到达角起伏107

4.4.4 大气折射率结构常数与到达角起伏108

4.4.5 到达角起伏与光束波长的关系109

参考文献110

第5章 角反射器回波光强特性114

5.1 引言114

5.1.1 目标回波特性研究进展114

5.1.2 逆向调制系统115

5.2 GSM光束双程斜程传输公式118

5.3 归一化光强分布特性123

5.3.1 上行链路中的光强分布123

5.3.2 接收端的光强分布124

5.4 数值分析128

5.4.1 上行链路平均光强特性128

5.4.2 接收端光强分布特性130

参考文献135

第6章 大气湍流中部分相干光束的偏振特性137

6.1 引言137

6.1.1 光束通过湍流介质时的偏振特性变化137

6.1.2 相干检测及其偏振控制138

6.2 理论分析141

6.2.1 交叉谱密度矩阵141

6.2.2 光束的偏振特性143

6.2.3 光束的偏振方向角144

6.3 数值计算分析144

6.3.1 上行与下行传输偏振特性对比144

6.3.2 水平与斜程传输偏振特性对比149

参考文献156

第7章 大气湍流尺度对部分相干光传输特性的影响159

7.1 引言159

7.2 理论计算160

7.3 GSM光束在湍流大气中传输的光强分布162

7.4 GSM光束在湍流大气中传输的光束扩展164

7.5 GSM光束在湍流大气中传输的光束漂移166

参考文献168

第8章 脉冲光束在大气湍流中水平传输时的展宽170

8.1 引言170

8.2 频域-波束半径171

8.3 时域-脉冲展宽179

参考文献188

第9章 部分相干涡旋光束在大气湍流中的传输191

9.1 引言191

9.2 理论计算192

9.2.1 部分相干涡旋光束的光强分布192

9.2.2 部分相干离轴涡旋光束的光强分布196

9.3 数值计算分析198

9.3.1 部分相干GSM涡旋光束在大气湍流中的光强分布198

9.3.2 部分相干离轴涡旋光束在大气湍流中的光强分布205

参考文献210

第10章 阵列光束在大气湍流中的传输212

10.1 引言212

10.2 理论计算213

10.2.1 光强分布213

10.2.2 均方根束宽215

10.2.3 桶中功率216

10.3 部分相干GSM阵列光束的光强分布和自耦合特性216

10.3.1 传输距离对光强分布和自耦合特性的影响217

10.3.2 光束圆心位置对光强分布和自耦合特性的影响219

10.3.3 相干长度、大气折射率结构常数对光强分布和自耦合特性的影响221

10.3.4 湍流内、外尺度对光强分布和自耦合特性的影响222

10.4 部分相干GSM阵列光束的光束扩展223

10.4.1 光束束腰宽度对均方根束宽的影响223

10.4.2 相干长度、大气折射率结构常数对均方根束宽的影响223

10.4.3 内、外尺度对均方根束宽的影响224

10.5 部分相干GSM阵列光束的PIB225

10.5.1 阵列光束圆心位置、大气折射率结构常数对PIB的影响225

10.5.2 相干长度、桶半径对PIB的影响226

参考文献227

第11章 非Kolmogorov大气湍流对径向部分相干阵列的影响230

11.1 引言230

11.2 理论分析231

11.2.1 瑞利区间231

11.2.2 湍流距离234

11.3 数值计算分析235

11.3.1 瑞利区间的比较235

11.3.2 湍流距离的比较239

参考文献242

第12章 部分相干光束的散斑特性245

12.1 引言245

12.2 平均散斑半径245

12.3 数值分析248

12.3.1 光源参数的影响249

12.3.2 大气湍流的影响251

参考文献254