湍流效應

大氣層中空氣密度的無規則起伏稱為大氣湍流。湍流對光束傳輸的影響稱為湍流效應。在地球表面，熱空氣上升，冷空氣下沉，形成空氣對流。這樣，在大氣中各點的溫度和密度是無規則變化的，這種變化隨高度和風速而不同，變化較為劇烈時形成湍流。而大氣的折射率取決於密度，因此大氣的折射率也隨空間和時間作無規則的變化，從而形成了大氣湍流效應。湍流效應主要表現為強度起伏；相位起伏（光束相位的不穩定，即相位的空間起伏和相位的時間起伏）和方向起伏（光束在大氣中傳輸時，發生偏離某一固定方向的隨機性波動）。

基本介紹

• 中文名：湍流效應
• 外文名：Turbulence effects
• 解釋：湍流對光束傳輸的影響
• 主要表現：強度起伏；相位起伏和方向起伏

效應照片

德國馬克斯·普朗克綜合技術系統動力學研究所、美國康奈爾大學、法國國家科研中心實驗室、丹麥里索國家實驗室的專家成功觀察到，在強湍流情況下粒子是如何運動的，實驗是利用專門研製的高速照相機系統進行的。

在所示照片中（圖一）表示某些粒子在湍流中的軌跡，圖中的顏色表示粒子的速度，藍色表示粒子緩慢的速度，紅色表示快速，綠色表示中等速度。在另一幅照片中（圖二）表示在湍流中移動的大量聚苯乙烯小球（直徑25微米），照片是在綠色雷射照明下拍攝的。

觀察到的粒子性能很符合巴特切羅爾條件，根據巴特切羅爾條件能描述地球上幾乎全部的湍流運動。另外，在渦流中從一個地方流出的粒子分離實際要比理論上緩慢很多。

影響通信

大氣湍流效應造成大氣折射率的隨機起伏，使接收光信號閃爍、漂移，相當於引入了很大的隨機噪聲，使誤碼率增加。

大氣湍流效應引起的接收光信號閃爍，可以用多光束同步發射和大孔徑光學接收天線來減少其影響。多光束同步發射是用幾個不同位置(相距200mm左右)的雷射器傳送同樣的信息，此舉顯然能夠增加信號的可靠性，但成本也會相應增加。