文档介绍：长春理工大学
硕士学位论文
基于哈特曼-夏克传感器的大气湍流参数测量方法研究
姓名:杨文波
申请学位级别:硕士
专业:电子科学与技术
指导教师:段锦
20100301
摘要大气中的湍流现象对光束的影响占有突出地位。由于哈特曼波前传感器通过测量波伏功率谱密度和自相关函数,得到具体的折射率结构函数,着重介绍了局地各向同性本文详细介绍了哈特曼波前传感器的组成和光学测量原理;详细讨论了影响哈特曼大气湍流哈特曼波前传感器大气湍流光学参数前斜率来重构波前相位,因此决定其在大气湍流参数测量中有着广泛的应用。我们首先介绍了湍流统计理论的基本知识;根据大气折射率模型,以及折射率起湍流的折射率结构函数和功率谱特征;并且介绍了一些常用的湍流谱模型。然后在这些谱模型的基础上讨论了一些大气湍流光学参数的测量方法,侧重点放在了利用光传播效应的光学测量方法上。波前传感器光斑质心探测精度的各种因素和探测误差的主要来源;介绍了采用哈特曼波前传感器来表征大气湍流的基本理论,初步建立了哈特曼波前传感器的理论模型;为表征湍流介质特征参数提供了一个方便快捷的工具。关键词:
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仍危作者签名:撂墨垡翌年量月兰日作者签名:扬亟盘甀长春理工大学硕士学位论文原创性声明三长春理工大学学位论文版权使用授权书,本人郑重声明:所呈交的硕士学位论文,《基于哈特曼一夏克传感器的论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,也可采用影印、缩印或大气湍流参数测量方法研究》是本人在指导教师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。本学位论文作者及指导教师完全了解“长春理工大学硕士、博士学位论文版权使用规定”,同意长春理工大学保留并向中国科学信息研究所和中国学位论文全文数据库及其它国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权长春理工大学可以将本学位扫描等复制手段保存和汇编学位论文。指导导师签名:
瓣巍露匿翟臣勇、≤二...弧珆￡;皇≥;毫基≥~!第一章绪论大气湍流对光传播的影响空气和阳光是人类旗以生存的基本物质条件,千百年来,大气中神奇、绚丽的光学现象也为人类提供了丰富的精神食粮,湛蓝的天空使字宙显得那样的庄严和神圣,连人们心目中的仙女也是蓝色的。。赤橙黄绿青篮紫。谁持彩练当空舞薄昂鑫藕I嫌仙山,山在虚无缥缈问。”所有这些神奇的大气现象都是光波与大气在特定条件下相互作用的结果我们在晴期的夜空中总能看到星星在眨眼睛,这是最为常见的星光闪烁现象。正是由于闪烁,我们不可或缺的空气成了现代天文观测的令人讨厌的附骨之疽。在高山之巅、,但想彻底摆脱空气是不可能的,除非在大气之外观测,令人十分欣慰的是,随着航天技术的飞速发展,哈勃太空望远镜的发射使人类的眼睛摆脱了空气的干扰,梦想终成了现实,哈勃太空望远镜观测到的星空图像比地面上相仿口径的天文望远镜观测到的要清晰得多,所能观测的太空距离要远得多,发现了许多地面未见的太空奇景,这一方面说明人类航天本领的神奇,另一方面也说明地球大气给我们观测星空所带来的影响有多么大“┒隋掌图一
激光的出现使光学以及整个现代科学的面貌焕然一新,激光以其突出的高度相干性、高亮度、特别好的方向性、特的发散性等优异特点在各个领域得到了广泛应用。自然地当激光出现不久,人们就研究利用激光在自山大气空间中的传播进行测距、定位和通讯等。那时,人们尚未意识到大气对激光的传播会带来多大的影响。当时,光纤通讯和自由大气光通讯的概念都被提了出来,二者相比,光纤通讯不被看好,因为光纤本身的制造尚是一件技术难度较大的工作,当时几米、几十米的光纤的研制成功都是一个个明显的进展:反之,自由大气光通讯不需要人为的传播介质,相应的技术就简单得多。可光通讯的实际进程是:光纤通讯蓬勃发展、日新月异,目前己成为当代通讯的主要手段之一,并有可能全面替代其他手段:而自由大气光通讯的研究在红火了一阵后很快就销声匿迹,虽然目前在某些特殊场合会被重新提了出来,但其规模和前景却无法与光纤通讯相比。为何自由大气光通讯会败下阵来,原因就出在大气当激光在湍流大气中传播时,大气湍流造成的折射宰的起伏导致激光波阵面的畸变,破坏了激光的相干性。而相干性的退化将严重削弱激光的光学质量,引起光线的随机漂移,激光能量在光束截面上的重新分布洹⒄箍怼⑵扑榈、激光实际传播路径长度的起伏、一定接收面积上光强起伏等。激光束的随机漂移给光通讯的接收带来