● 摘要
近年来，空间激光通信日益成为研究的热点，因为它具有通信容量大、功耗低、体积小，保密性好、抗电磁干扰能力强和维护成本低等优点。但是用于空间激光通信系统信号传输的大气信道是随机的，随机的大气信道对激光束的传播有很大影响，主要影响有大气衰减和大气湍流效应，其中，大气折射率随时间和空间变化会引起大气湍流效应。光强闪烁是光波在大气中传输时由大气湍流引起的强度起伏，是一种重要的大气湍流效应，会影响空间激光通信系统的稳定性和可靠性。因此，对光强闪烁的研究成为空间激光通信研究领域中重要的研究课题。 经研究表明光束阵列可以有效的克服光强闪烁效应，因此本文主要研究了径向高斯光束阵列在Kolmogorov湍流中传输和线性高斯光束阵列在non-Kolmogorov湍流中传输后的光强闪烁，并得到了两者闪烁指数的解析表达式。前者主要对光束阵列进行优化设计得到最优的传输模型，后者针对Kolmogorov湍流的局限性，研究了non-Kolmogorov湍流下的相应特性。 径向高斯光束阵列在Kolmogorov湍流中传输后光强闪烁的研究表明：可以通过增大光束数目和调节径向半径来降低闪烁指数，并且存在一个最优的径向半径使得闪烁指数最小，最优的径向半径的存在与否依赖于源场尺寸的变化，并且仅仅存在于由传播距离所决定的一定的源场尺寸范围之内。另外，接收平面闪烁指数分布依赖于源场尺寸的变化。 线性高斯光束阵列在non-Kolmogorov湍流中传输后光强闪烁研究表明：在长距离传播时，闪烁指数可以通过增大光束数目和光束间距来降低闪烁指数，线性高斯光束阵列闪烁指数的变化依赖于广义指数的变化，并且在一定的广义指数范围内线性收敛高斯光束阵列的闪烁要小于线性准直高斯光束阵列和线性发散高斯光束阵列的闪烁，另外，波长越长闪烁越小，并且在波长增加的同时，广义指数对闪烁的影响也在减小。