《渦旋光束在海洋湍流傳輸中的閃爍現象的研究》是依託華僑大學，由劉永欣擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：渦旋光束在海洋湍流傳輸中的閃爍現象的研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：劉永欣
- 依託單位：華僑大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
閃爍會導致光信息的傳輸出現誤碼現象，從而限制了其在光通信等領域的套用。因此，降低光束在湍流中的閃爍成為了一個重要的研究內容。近來，雷射在海洋中的傳輸、成像引起了人們的興趣，人們也逐漸認識到研究雷射束受到海洋湍流影響的必要性。本項目擬對不同軌道角動量的渦旋光束通過海洋湍流傳輸後的閃爍指數進行研究。一方面，從理論角度研究渦旋光束（包含拉蓋爾-高斯渦旋光束和高階貝塞爾-高斯光束）的相干性、偏振情況以及拓撲荷數對閃爍指數的影響，進而通過合理調製上述光束參數有效降低渦旋光束在海洋湍流傳輸過程中的閃爍。另一方面，擬對渦旋光束通過海洋湍流傳輸後的閃爍指數進行實驗測量與研究，以驗證理論結果。該項目的研究結果在海洋光通信以及海洋成像方面具有重要的理論意義和套用價值。
結題摘要
閃爍會導致光信息的傳輸出現誤碼現象，從而限制了其在光通信等領域的套用。因此，降低光束在湍流中的閃爍成為了一個重要的研究內容。近來，雷射在海洋中的傳輸、成像引起了人們的興趣，人們也逐漸認識到研究雷射束受到海洋湍流影響的必要性。在本項目中我們利用廣義惠更斯-菲涅耳衍射積分公式研究了不同類型的雷射光束在海洋中的傳輸特性，包括隨機電磁高階Bessel-Gaussian光束在海洋湍流中傳輸時其在遠場輸出面的統計特性的變化，帶球差的部分相干光束在海洋湍流介質中傳輸的光強特性，發現當傳輸距離增加到足夠遠，高階Bessel-Gaussian光束的光強分布都會演變成最終的類高斯分布。而帶球差的部分相干光束光束隨著傳輸距離的增加，光束逐漸展開，光斑變大，並且隨著海洋的均方溫度耗散率的增加，光束擴展越明顯；為了仿真渦旋光束在海洋中的實際傳輸，我們採用了分步相位屏的方法對渦旋光束在海洋湍流中傳輸的光強和閃爍因子進行了仿真計算，發現隨著傳輸距離的增加，渦旋光束的閃爍因子逐漸低於高斯光束的閃爍因子，並且拓撲荷數越大，傳輸一定距離後的閃爍因子越小。為了進行實驗研究，我們自製了閃爍儀，對高斯光束和渦旋光束通過海洋湍流傳輸後的閃爍指數進行了初步的實驗測量，發現在短距離內高斯光束的閃爍因子低於渦旋光束。另外, 我們從理論和實驗兩方面對徑向偏振高階貝塞爾-高斯渦旋光束在自由空間傳輸的光強分布和偏振特性進行了詳細研究，發現在自由空間傳輸時，對於零階光束，其偏振態一直保持徑向偏振不變。但對於高階光束，其偏振態卻隨之發生變化，由初始的徑向偏振逐漸變為橢圓偏振和線偏振的雜化狀態。研究了雙渦旋光束在大氣湍流中的閃爍指數。研究發現，對於長距離傳輸，雙渦光束可以得到一個相對較小的閃爍因子。當傳輸距離超過一定值時，雙渦光束的軸上閃爍指數小於高斯光束的軸上閃爍指數。在這一系列的研究工作中，我們一共發表了8篇學術論文，其中SCI收錄論文5篇，EI收錄論文1篇。該項目的研究結果在海洋光通信以及海洋成像方面具有重要的理論意義和套用價值.
