部分相干径向偏振光束在大气湍流中的强度特性开题报告

全文总字数：5391字

1. 研究目的与意义（文献综述）

自世界上第一台红宝石激光器诞生，至今已经过去半个多世纪。目前，激光器已经具有多种类型、多种波长，现已广泛应用于通信、探测、遥感和工业加工等领域。

光有许多重要的性质，如反射、折射、干涉、衍射、偏振等等。随着激光器技术发展，对激光光束自身特性的描述和测量逐渐引起了人们的关注，如光束的发散，光束质量、能量性质等。

传统的微波通信技术已无法满足日益增加的带宽要求，并渐渐贴近其传输速率的理论上限。大功率激光器的发展促进了激光遥感、探测的广泛应用，为卫星激光通信提供了可能，激光经过一系列的光学器件调制后，经发射天线发出，再经过大气传输后达到卫星接收系统，此方法大大提高了通信效率，为当今信息通信流量需求巨大的人们提供便捷。

2. 研究的基本内容与方案

基本内容：深入了解部分部分相干径向偏振光的定义，电矢量、强度分布特性。理论推导部分径向偏振光束在传输过程中偏振度、发散程度、束宽与相干长度、传输距离、光学系统 、大气折射率常数的关系，讨论这些因素对部分径向偏振光束相干性的影响。利用Matlab进行仿真，通过控制变量法分别改变相干长度、传输距离、偏振因子、大气折射率常数等影响因素，归一化处理后合成数据图表，统一对比，着重观察同条件下相干性、发散程度、束宽变化规律与光束偏振性的变化规律以及它们之间的联系与差别。

目标：理论研究部分径向偏振光在大气湍流传输中的偏振特性，建立大气湍流传输模型，研究部分径向偏振光在大气湍流传输中偏振特性的应用价值。

拟采用的技术方案及措施：建立大气湍流传输模型，基于光束在湍流大气中传输时的公式，利用交叉光谱密度矩阵法，研究在大气湍流中径向偏振部分相干光的传输性质。首先推导径向偏振部分相干光束在湍流大气中传输时的交叉光谱密度矩阵，后利用数值计算方法，研究径向偏振部分相干光束的强度、偏振度与相干度的空间演化特性，推导出在不同光束强度、偏振度、相干长度、传输距离、光学系统 、大气折射率结构常数等影响因素作用下的相干度公式。利用Matlab仿真绘制强度、偏振度与相干度的分布图，之后遵循控制变量法，逐个控制影响因子，比较观察绘制图组的特征规律，而后进行对比讨论。

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献资料，明确研究内容，查阅部分相干径向偏振光束的定义、分布特性以及其在大气湍流的相干特性，熟悉matlab的使用方法。确定方案，完成开题报告。

第4-8周：明确相干度，交叉光谱密度的矩阵元、偏振度等物理量的表达式及计算方法，

完成理论推导。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 炳琨，高以智，陈倜嵘等. 激光原理[m]. 北京：国防工业出版社，2009.

[2] 蒲继雄，丁攀峰，陈顺意. 部分相干径向偏振光束在自由空间中的传输[j]. 华侨大学信息科学与工程学院，2014，11：1674-7275

[3] 蒲继雄，丁攀峰，陈顺意. 大气湍流中部分相干径向偏振光束的光斑及偏振度研究. 华侨大学信息科学与工程学院，2015，9：1006-4125