本文關(guān)鍵詞：多類激光束通過隨機介質(zhì)及確定性介質(zhì)的傳輸特性研究　出處：《浙江大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：激光與介質(zhì)的相互作用是激光物理研究的一項重要課題。近幾十年來,由于光通信、軍事、醫(yī)療診斷以及材料加工等實際應(yīng)用的需求,光波通過各類介質(zhì)的傳輸特性被廣泛研究。其中,激光束在大氣湍流中的傳輸特性被大量報道,而海洋湍流作為另一種重要的自然湍流介質(zhì),由于其復(fù)雜性是一門相對于大氣湍流研究較少的領(lǐng)域,直到近期,一種新的海洋湍流模型才被提出。另一方面,過去的幾十年中,部分相干光的模型主要局限于關(guān)聯(lián)函數(shù)為高斯分布的高斯謝爾模光束。最近,多種具有特殊關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)的部分相干光源被提出,由于這些新型光源能夠產(chǎn)生各種奇異的光強分布以及自分裂、自偏移、自聚焦等特性有巨大的應(yīng)用前景,吸引了學(xué)者們極大的研究熱情。在上述背景下,本論文在相干和偏振理論的基礎(chǔ)上,研究多種矢量光束、標(biāo)量陣列光束、渦旋光束以及脈沖光束通過隨機介質(zhì)以及確定性介質(zhì)的二階傳輸特性,并討論光源關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)以及介質(zhì)特性對輸出統(tǒng)計特性的影響。本文具體章節(jié)安排如下：第一章首先介紹了相關(guān)的研究背景,通過梳理激光傳輸研究的發(fā)展趨勢和現(xiàn)狀,指出本論文的研究目的及意義。接著介紹了涉及的基本理論和方法,包括：互相干函數(shù)與交叉譜密度；隨機電磁光束的交叉譜密度矩陣；廣義衍射理論；激光湍流傳輸理論；大氣湍流與海洋湍流能譜；關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)函數(shù)構(gòu)建理論。第二章研究了矢量光束通過海洋湍流的傳輸特性。首先以徑向偏振光為例,研究海洋湍流與完全相干光的相互作用,在相干和偏振統(tǒng)一理論和擴展的惠更斯-菲涅爾原理的基礎(chǔ)上,推導(dǎo)得到輸出平面的交叉譜密度矩陣元,并在此基礎(chǔ)上研究光束光譜密度、光譜相干度以及光束質(zhì)量的演變規(guī)律。然后利用張量方法,研究電磁高斯謝爾模光束通過海洋湍流的光譜變化,并討論湍流參數(shù)對光譜移動的影響。最后,我們推廣到象散存在的非高斯關(guān)聯(lián)的部分相干光情況,研究了象散非均勻關(guān)聯(lián)光束在擾動海水中的傳輸特性,在得到輸出交叉譜密度矩陣元的基礎(chǔ)上,對光束譜密度、光譜偏振度等特性進(jìn)行分析。第三章研究了標(biāo)量陣列光束在海洋湍流中的光束擴展區(qū)間。以光束均方寬度為基礎(chǔ),討論了兩種結(jié)合方式下的一維高斯陣列通過海洋湍流的瑞利區(qū)間和兩種湍流距離。重點分析陣列參數(shù)(如光束個數(shù)、間距、子光束寬度)、湍流大小以及結(jié)合方式對光束擴展快慢的影響。第四章研究了具有特殊關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)的渦旋光束在隨機介質(zhì)中的傳輸特性。以多高斯謝爾模渦旋光束通過non-Kolmogorov大氣湍流為例,分析了光源關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)、渦旋相位、湍流介質(zhì)三種因素對光譜分布和光譜相干度分布的調(diào)控作用。第五章將最新提出的標(biāo)量sinc謝爾模脈沖推廣到矢量領(lǐng)域,得到時域電磁sinc謝爾模脈沖通過色散介質(zhì)的互相干矩陣元的表達(dá)式,并在此基礎(chǔ)上研究電磁sinc謝爾模脈沖在色散介質(zhì)中的時域光強分布和時域偏振度分布情況。著重討論時間相干長度對光場統(tǒng)計特性的影響。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O357.5;TN24

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本文編號：1332552