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摘要激光光束在大气中行进时，由于大气湍流的存在不可避免的会导致的折射率的起伏变化，而折射率的变化又进一步导致了在大气中传播的激光光束波阵面的形变，这就破坏了激光的相干性，甚或改变激光束的远场聚焦状况，影响该激光光束的稳定传输。27661
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本文借助国内外文献，从理论分析，数据对比等方面研究光的大气传输特性，了解大气扰动对激光发射的干扰，提出了将天文恒星光干涉技术中光延迟线技术引入高能激光发射相干合成中，探讨了以此进行相位控制的可能性。
毕业论文关键词 大气相干长度，差分像运动法，光延迟线，激光相干合成
毕业设计说明书外文摘要
Title Research on the Principle and Testing System of the Atmospheric Coherence Length
Abstract
In the process of the laser beam transmission in the atmosphere，the refractive index changes because of the atmosphere turbulence , and it caused the laser beam wavefront’s distortion a step further ,which will destroy the coherence of the laser beam and will even change the condition where laser beam focused in the distant field .these affect its stable transmission.
With the help of literatures at home and abroad,we studied the features of the transmission in the atmosphere through theory and comparison , learned the turbulence’s disturb to laser beam ,and come up with an idea that we can introduce the optical delay line which is used in the coherent of stellar astronomy into the high energy’s coherent beam combination ,and check out if it is possible to reduce the disturb with the optical delay line .
Keywords atmospheric coherence length ,DIMM ,optical delay line ,coherent beam combination
目 次
1 绪论 1
2 大气湍流的统计参数 7
2.1 大气湍流的基本特征 7
2.2 折射率结构常数的两种模型 9
2.3 大气湍流参数的测量 11
2.4 湍流内外尺度的测量 12
2.5 本章小结 14
3 差分像运动（DIMM）测量大气相干长度 15
3.1 实验原理 15
3.2 实验系统设计 17
3.3 大气相对稳定情况分析 20
3.4 本章小结 24
4 光学延迟线技术在相干合成中进行相位控制可行性研究 25
4.1 光学延迟线理论及相位调制 25
4.2 延迟线技术在相干合成中的应用 26
4.3 本章小结 28
结论 29
致谢 30
参考文献31
1绪论
1.1课题研究背景与意义
由于地球表面对气流拖曳造成风速剪切，太阳辐射对地表位置加热不均或地表热辐射导致的热对流，包含热量释放的相变过程（沉积、结晶）造成对的温度和速度场的改变等，造成大气湍流[13]。激光光束在大气中行进时，由于大气湍流现象的存在不可避免的会导致的折射率的起伏变化，而折射率的变化又进一步导致了在大气中传播的激光光束波阵面的形变，这就破坏了激光的相干性，影响该激光光束的稳定传输。
最初，天文台进行选址时回对当地的大气相干长度进行测量，这么做主要是为了天文观测的准确性，因为大气湍流所引起的星光波前起伏使得天文台用于接收星光信息的光学望远镜的有效分辨率与相干长度 的变化有着密切的联系。所以天文台一般建在视宁度好、无污染的高山地区。在强湍流下，接收口径几米的光学望远镜的实际有效分辨率仅与口径为10-20厘米的望远镜大致相似，为了解决这一难题，就导致了自适应光学技术的飞速发展。科学家们希望通过自适应光学技术对大气湍流所引起的光波的波前起伏起有效的校正作用，以提高光学望远镜的分辨率使之达到或者说接近衍射极限。大气相干长度 表现为对大气湍流的定量的描述，是用于激光在大气中的传输，激光通信以及自适应光学的研究的重要的物理量。大气相干长度 所描述的就是激光光束在整层大气向上传播或向下传输过程、在斜程大气链路或者垂直大气链路等传输路径上的综合湍流强度。