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浅议大气湍流对无线光通信系统的影响摘要：当激光波束通过大气湍流时，大气湍流效应造成了光束漂移、强度起伏，光束扩展和像点抖动等现象，导致相干性退化削弱激光通信的质量，从而破坏了激光的相干性。
文章介绍了大气湍流的形成及基本特性，对强度起伏、光束漂移及扩展与到达角起伏进行了分析，并通过研究分析穿过大气湍流后激光波束的变化特征，将会对无线光通信的发展具有十分重要的实际意义。
关键词:大气湍流光束漂移光束扩展强度起伏到达角起伏自激光问世以来，具有保密性好，抗干扰能力强，信息容量大，传输率高，系统尺寸小，重量轻，建造和维护经费低，无需频率许可证等优点。
在通信、雷达、测距、遥感和检测等方面的大量应用有力地促进了无线光通信等方面的研究。
同时，激光特有的高强度、高单色性、高相干性和高方向性诸多特性，使它成为空间通信最理想的载体，因为它增益更高、速度更快、抗干扰性更强和保密性更好，同时容量更大、波束更窄。
然而，在许多使用激光工作的系统，其性能会受到大气的影响，激光的传输介质包含了长距离的大气，如自由空间光通信、激光雷达、激光测距等，其中湍流效应是对激光大气传输影响最大的因素之一。
由于大气湍流引入的相位扰动，光束会产生展宽和漂移，光场的时－空相干性受到干扰甚至破坏；由于大气湍流的存在，当激光穿过其中时，会产生闪烁现象，光场强度分布也会发生起伏，大气折射率会发生微小的起伏。
这些效应会削弱光束质量，本文具体分析了随机大气信道湍流效应的各种影响因素，为避免影响自由空间光通信系统、激光雷达系统、激光测距系统的性能，提出了一些具有实用价值的建议，将会对提高大气光学系统的性能有实际的意义。
1 大气湍流效应大气温度的随机变化引起大气密度的随机变化，人类活动和太阳辐照等因素将引起大气微小温度的随机变化，从而形成大气的湍流，它是大气折射率导致的随机变化。
这些变化使湍流大气中传输光束的波前也将作随机起伏，它们的变化的累积效应导致折射率轮廓的明显不均匀性，由此引起光束漂移和扩展，强度起伏和像点抖动等一系列光传输的大气湍流效应。
部分相干光在大气湍流中传输特性的研究进展
韩美苗;柯熙政;梁静远
【期刊名称】《电波科学学报》
【年(卷),期】2024(39)2
【摘要】光波在大气中传播时,由于大气折射率的变化,导致光强闪烁、光束扩展和光斑漂移等湍流效应,严重影响激光通信、跟踪和成像系统的性能。
部分相干光受湍流影响更小,因此其传输特性成为近年来的研究热点。
本文总结了国内外部分相干光在大气湍流中的传输特性研究进展,同时介绍了西安理工大学在该领域的研究工作,主要包括光强分布、光束扩展、光束漂移、光强闪烁、到达角起伏和偏振以及散斑特性等,最后对该领域的发展方向进行了展望。
【总页数】14页(P191-204)
【作者】韩美苗;柯熙政;梁静远
【作者单位】西安理工大学自动化与信息工程学院;陕西省智能协同网络军民共建重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TN929.12
【相关文献】
1.部分相干光与相干光在湍流中的传输特性实验研究
2.部分相干光在大气湍流中传输的闪烁指数
3.部分相干光在大气湍流中斜程传输路径上的展宽与漂移
4.部分相
干光在湍流大气中传输的研究进展5.部分相干径向偏振环形艾里涡旋光束在大气湍流中的传输特性研究
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射频调制激光信号抗大气湍流和水中散射能力的研究摘要：随着现代军事技术的发展，激光通信系统作为一种新型通信方式被广泛研究和应用。
然而，在大气湍流和水中散射的影响下，激光信号的传输质量会受到很大限制。
因此，本文通过理论研究和实验验证，探究射频调制激光信号抗大气湍流和水中散射的能力。
首先，介绍射频调制技术的基本原理和特点，然后分析大气湍流和水中散射对激光信号传输的影响机理。
接着，通过搭建射频调制激光通信系统，对其在大气湍流和水中散射条件下的传输性能进行实验验证。
结果表明，在湍流强度较弱的情况下，射频调制激光信号的传输距离更远、信号质量更优，而在水中散射条件下，射频调制激光信号的穿透深度比单频激光信号更深，且信噪比更高。
因此，本文的研究对于提高激光通信系统的抗干扰性和稳定性具有一定的参考意义。
关键词：射频调制，激光信号，大气湍流，水中散射，传输性能中文论文正文：一、引言激光通信作为一种具有广阔应用前景的新型通信技术，已经引起了国内外学者的广泛关注。
激光通信系统具有传输速度快、带宽大、抗干扰性强等优点，但是在实际应用过程中，大气湍流和水中散射会对激光信号的传输质量造成重要影响，从而限制了其应用范围。
因此，如何提高激光通信系统的抗干扰性和稳定性成为研究的热点之一。
射频调制技术是一种常用的抗干扰技术，其主要原理是将激光信号和射频信号混合，形成具有高频调制的激光信号，从而在一定程度上抑制大气湍流和水中散射对信号的影响。
本文将通过理论分析和实验验证，探究射频调制激光信号抗大气湍流和水中散射的能力，为激光通信系统的优化设计提供参考。
二、射频调制技术的基础知识射频调制技术是一种将射频电信号和光信号相结合的技术，可以用于激光通信、光纤传输、雷达等领域。
其原理是将射频电信号与光信号进行混合，通过调制光信号的频率和强度，实现信息的传输。
射频调制技术的基本过程如下图所示：图1 射频调制技术的基本原理其中，LO为本地振荡信号，RF为射频信号，PD为光电探测器，M为光改变器。
近海层大气湍流对舰船激光通信的影响郭谊;隋波【摘要】近海层大气湍流对舰船激光通信有重要的影响.本文基于Kolmogorov和Rytov大气湍流理论,推导适用于描述强、弱湍流条件下信噪比及误码率的理论模型,结合舰船通信的物理条件进行数值仿真,同时分析在相应湍流强度下大气湍流对不同波长激光通信性能指标的影响,并提出提高通信质量的措施.【期刊名称】《舰船科学技术》【年(卷),期】2014(036)006【总页数】3页(P60-62)【关键词】近海层大气湍流;激光通信;对数振幅起伏【作者】郭谊;隋波【作者单位】海军大连舰艇学院,辽宁大连116000;海军驻大连地区军事代表室,辽宁大连116000【正文语种】中文【中图分类】TN929.1近年来，随着海洋大气边界层各气象要素观测资料的逐步健全，对热带海洋大气边界层湍流结构、湍流输送特征的研究也取得重大突破。
同时，自由空间光通信由于具有容量大、数据率高、体积重量小、抗电磁干扰能力强、保密性好、成本低等优点，从而使激光通信在近海层的实际应用也越来越广泛。
因此研究近海层大气湍流特性对激光链路通信的影响具有重要意义。
本文通过对不同大气湍流强度下激光通信链路性能指标 (信噪比和误码率)的数值仿真，分析了引起性能下降的主要因素，并提出改善措施。
近海层大气湍流交换过程是指海气相互作用，海洋与大气之间的动量、能量和物质的湍流交换与近海层的大气湍流结构有密切的关系。
而由海面大气运动产生的大气湍流会引起大气的光学折射率出现随机变化，从而导致大气传播的激光出现光束漂移、光强闪烁、光路扩展等现象，引起光信号接收受到干扰并且扩大通信误码率，从而严重影响舰船大气激光通信的稳定性和可靠性。
因此在设计舰船激光通信链路时，必须对具体传输环境中大气对激光通信的影响进行研究分析。
激光在近海面大气信道中传输，大气湍流对其影响可以用Kolmogorov和Rytov 的理论进行模拟。
基于Rytov理论，平面波在自由介质中的传播公式为：式中：A0(r)为激光在无大气湍流条件下的振幅;E0(r)为激光电磁场分布;φ0为光波相位。
大气湍流效应对激光传输影响的仿真研究郭惠超;孙华燕;吴健华【摘要】针对大气湍流效应对半导体激光光束远场光束质量的影响进行仿真研究。
首先理论分析泽尼克多项式产生的相位屏及指数高斯光束通过湍流大气传输后的光斑畸变情况；然后利用M atlab软件对相位屏及单束、多束半导体激光光束通过相位屏后的光斑光强分布进行仿真，并采用不均匀度指标对远场光束质量进行评价；最后指出多光束并合方法是抑制大气湍流效应影响的有效方法，对构建激光主动照明成像系统具有指导意义。
%This paper mainly simulates the irradiance distribution changes of laser beam through the atmosphere .First ,it uses Zernike polynomial to produce a random phase screen and analyzes the spot changes through atmospheric transmission ,then uses Matlab software to simulate the random phase screen and the spot changes through the atmosphere transmission ,and analyzes the spot by uni-formity ,finally gets the conclusion that the multi beam combining is a useful method to improve the effectiveness of laser atmosphere transmission ,and it is significant to construct the laser light image system .【期刊名称】《装备学院学报》【年(卷),期】2014(000)001【总页数】4页(P116-119)【关键词】激光传输;大气湍流;泽尼克多项式;相位屏【作者】郭惠超;孙华燕;吴健华【作者单位】装备学院光电装备系，北京 101416;装备学院光电装备系，北京101416;92853部队【正文语种】中文【中图分类】TN241大气湍流是大气的一种重要运动形式,它的存在使大气中的动量、热量、水气和污染物的垂直和水平交换作用明显增强,远大于分子运动的交换强度。
第19 卷第1 期2007 年3 月光散射学报THE JOUR NAL OF L IGHT SCATTERIN GVol119 No11March1 2007文章编号:100425929 (2007) 0120043206大气对激光传输的影响ΞΞΞ刘波涛(海军工程大学兵器工程学院, 湖北武汉430033)摘要: 本文分析了激光传输过程中大气这一传输介质对其的影响,由大气的成分出发,采用辐射传输理论描述了大气介质的吸收和散射特性,着重分析了其中对辐射影响最大的两种因素,即大气消光和大气湍流。
并建立了大气传输系统的传递函数模型。
最后通过LOWTRAN 模拟软件包对本文所得的模型进行评估。
关键词: 大气传输特性; 大气湍流; 大气消光中图法分类号: TN92911 文献标识码: AThe Attenuation of Laser in the AtmosphereL IU Bo2tao( N av a l U niversit y o f E ngineering , Enginee r ing Instit ution of Weapon ,Hubei Prov . , W u han 430033 , China)Abstract : The attenuation of laser through the atmosphere is analyzed. Atmosphere absorption and scattering are described by radiation propagation theory. We analyze air extinction and air on flow on emphasis which are the most important factors to the absorption of radiation propa2 gation. The atmospheric t ransfer function model is constructed. At last , we evaluate this func2 tion model with the help of LOW TRA N software.Key words : Atmospheric propagation characteristic ; A ir on flow ; Air extinction1 大气的结构与对激光的影响随着光电成像技术的发展,远程摄像应用越来越广泛。
大气湍流对激光通信系统误码率影响的研究王德飞;楚振峰;任正雷;李广东【摘要】Based on Kolmogorov and Rytov's theory model and considering the effect of turbulence intensity on the performance of free space laser communication,a modified theory model used to depict the bit errorrate(BER) in beth weak and medium turbulence conditions is obtained, the influence of turbulent intensity and wavelength on BER in communication system is also simulated. It is shown that in medium turbulence field, the influence of BER is very obvious compared with weak turbulence. The system BER increases rapidly with the increase of the propagation distanee and trends to saturation. With system's BER below 10 -9 ,the effective communication range in the weak atmosphere turbulence will be greater than that in the medium turbulence regime. Under a certain intensity of turbulence the longer the wavelength is adopted, the better the system performance is. The analytical results can be used to improve the performance of laser communication system.%基于Kolmogorov和Rytov 的大气湍流理论模型,考虑到大气湍流引起的强度闪烁对激光通信系统性能的影响,得到了用于描述强、弱湍流条件下误码率的理论模型,数值模拟了湍流强弱和激光波长对通信系统误码率的影响.结果表明:中强湍流区对信噪比的影响明显大于弱湍流区,随着传输距离的增加,系统的误码率迅速增大并最终趋于饱和;当系统误码率低于10<'-9>时,弱湍流区的有效通信距离远大于中强湍流区.同时,当湍流强度一定时,激光的波长越长对改善系误码率越有利,对工程上提高激光通信的质量具有一定的参考价值.【期刊名称】《激光与红外》【年(卷),期】2011(041)004【总页数】4页(P390-393)【关键词】激光通信;大气湍流;误码率;信噪比【作者】王德飞;楚振峰;任正雷;李广东【作者单位】中国人民解放军63889部队,河南,盂州,454750;中国人民解放军63889部队,河南,盂州,454750;中国人民解放军63889部队,河南,盂州,454750;中国人民解放军63893部队,河南,洛阳,471003【正文语种】中文【中图分类】TN911.14;TN929.12自由空间激光通信技术是以激光束为信息载体，在大气信道中进行信息传递的一种通信方式。
第38卷 第10期 激光与红外Vol .38,No .10 2008年10月 LASER & I N FRARE DOct ober,2008 文章编号:100125078(2008)1020974204・激光技术与应用・大气湍流对激光传输的影响武 琳,应家驹,耿 彪(军械工程学院光学与电子工程系,河北石家庄050003)摘 要:为了研究大气湍流对激光传输的影响,以大气湍流的激光传输效应为基础,建立了激光到达接收面的光强分布模型。
模型考虑了折射率结构常数、传输距离、发射面和接收面孔径以及湍流引起的光束展宽等参数,分析这些参数对接收面光强分布的影响,以此研究大气湍流对激光传输的影响,并提出降低湍流影响采取的措施。
关键词:大气湍流;激光传输;光强分布中图分类号:P401;P407.5 文献标识码:AEffect on Laser Propagati on i n the Atmospher i c TurbulenceWU L in,YING J ia 2ju,GENG B iao(Depart m ent of Op tics&Electrical Engineering,O rdnance Engineering College,Shijiazhuang 050003,China )Abstract:I n order t o study the effect on laser p r opagati on in the at m os pheric turbulence,the model of intensity distri 2buti on on the receiver p lane was derived based on laser p r opagati on in the at m os pheric turbulence .And the para meters like structural constant of at m os phere refracti on coefficient,p r opagati on distance,aperture of trans m itter and receiver p lane,and extended area caused by at m os pheric turbulence were analyzed which i m pact on laser intensity distributi on .This research focused on the effect on laser p r opagati on in the at m os pheric turbulence and p r oposes s ome methods t o restrain the influence of turbulence .Key words:at m os pheric turbulence;laser p r opagati on;intensity distributi on1 引 言大气湍流是自由空间光传输所面临的一个重要问题。
