论文部分内容阅读
由于大气环境的影响,光束在传输过程中会受到湍流、气溶胶等因素的干扰,其偏振特性会发生改变,即使是在自由空间中传输时,由于相干性诱导等作用,光束的偏振特性同样会发生改变。这对偏振信息技术在遥感探测、目标检测和光通信领域的研究和应用带来困难。因此,研究光束偏振特性的变化规律具有重要的意义。本文基于随机电磁光束的偏振相干统一理论,研究了高斯-谢尔型光束在自由空间以及湍流环境中传输时,其偏振特性的传输变化特性,分析了不同光源和不同湍流强度下,光束的偏振特性在传输过中的变化规律。本文的研究工作主要包括:(1)研究了矢量场体系中随机电磁光束的偏振相干统一理论,分析了利用交叉谱密度矩阵对偏振特性和相干特性进行统一研究的方法。在此基础上,推导了高斯-谢尔型光束的交叉谱密度矩阵函数的解析表征。(2)针对光束在自由空间下的传输问题,研究了光束在自由空间中传输时的偏振矩阵的演化过程,得到偏振度传输的表达式。通过数值仿真分析的方法,模拟了不同光源参数下,光束偏振度传输的变化。仿真结果表明:光束在自由空间中传输时,经过较短距离的传输后,偏振度将以稳定状态进行传输,在满足不变性条件的情况下,传输过程中的偏振度保持不变。(3)针对光束在大气湍流环境下的传输问题,研究了高斯-谢尔型光束在大气湍流中传输时,光束的偏振度传输表达式。通过数值仿真分析了不同光源参数和不同湍流强度下,光束偏振度传输的变化规律。仿真结果表明:光束在通过湍流环境传输时,经过足够长距离的传输时,偏振度将从稳定状态逐渐降低,并不会回到光束的初始值。