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湍流对部分相干厄米-高斯列阵光束等效曲率半径的影响

邵晓利  季小玲  
【摘要】:光束等相面的曲率半径是描述光束特性的重要参数。但由于一般光束的等相面为非球面或非高斯面,使得对光束等相面特性的研究遇到很大困难。迄今为止,对此问题解析研究涉及甚少。激光束的大气传输特性的研究对遥感、跟踪和远距离光通信,以及某些军事应用都有十分重要的意义。另一方面,列阵光束由于在高功率系统、惯性约束聚变和高能武器等方面的应用而日趋受到人们的关注。实际光束存在部分相干和多模情况。因此,研究部分相干高阶模激光束列阵通过湍流大气传输的曲率半径特性是十分重要的。本文采用等效曲率半径的概念,并利用积分变换的技巧,推导出了一维列阵部分相干厄米-高斯(PCH-G)光束等效曲率半径的解析公式,其中考虑了部分相干列阵光束的两种叠加方式:交叉谱密度叠加和光强叠加(非相干叠加)。所得解析公式具有一般性,即高斯-谢尔模型(GSM)列阵光束、完全相干厄米-高斯(FCH-G)列阵光束和单束PCH-G光束的等效曲率半径均可作为其特例得到。本文研究了湍流对部分相干H-G列阵光束等效曲率半径的影响,并详细分析了PCH-G列阵光束与GSM列阵光束、FCH-G列阵光束和单束PCH-G光束的等效曲率半径随湍流强度和光束参数变化的区别,得到一些有意义的结论。本文所得结论对高功率激光远程大气输运具有意义。

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