● 摘要
GSM光束是一种常见的部分相干光束, 其光强分布和相干函数都是高斯分布。Sahin和Korotkova于2012年提出了多高斯-谢尔模型. 最近研究者们又将多高斯-谢尔模型光束推广到矢量情形。EMGSM沿光轴光束边缘具有特殊的特性,EMGSM可以被应用于偏振测量和图像和传感等领域。
与完全相干光相比,部分相干光束在大气湍流中传输时具有更小的强度起伏,因此部分相干光在空间激光通信中已经得到广泛应用。空间激光通信具有通信信息容量大,传输速率高;安全性好,抗干扰能力强;成本低且适合特殊场所等优点。但是大气激光具有吸收和散射作用,同时大气始终处于运动状态,必须考虑大气湍流效应。其中吸收和散射导致接收机的能量减小,这一问题可以通过增大发射机能量来解决。大气湍流会导致激光强度的起伏,光束在其中传输时比在真空中发散得更快,也会导致光束的质心在光轴附近做随机的运动,即光束漂移。光束漂移和强度起伏对自由空间激光通信系统的性能具有重要影响。
本文研究了EMGSM光束在非-柯尔莫格洛夫湍流中传输的光束漂移,并与GSM光束进行了比较分析。通过理论和数值模拟研究了波长、相干长度、大气湍流结构常数和内外尺度等参数对光束束宽和光斑漂移的影响。研究结果表明,通过减小相干长度和波长能够减小光束漂移。因此,通过选择小的相干长度和波长的光源可以降低空间激光通信中的光束漂移。