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大气湍流对紫外光通信的影响

时间:2023-06-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:人类活动和太阳辐射会引起大气中局部温度、压强、密度的随机变化,产生大气湍流现象。大气湍流导致大气中存在不同的漩涡,这些漩涡可以被视为“光学透镜”。紫外光束经过这些“透镜”会产生弯曲、扩展和漂移等现象。根据旋涡尺度l和光束直径d相对大小的不同,湍流对光束造成的影响也不同。散射特性造成紫外光束全方位分布,因此像点抖动和光束漂移现象均不显著。综上所述,光强闪烁效应是大气湍流对紫外光产生的最主要影响。

大气湍流对紫外光通信的影响

人类活动和太阳辐射会引起大气中局部温度、压强、密度的随机变化,产生大气湍流现象。大气湍流导致大气中存在不同的漩涡,这些漩涡可以被视为“光学透镜”。紫外光束经过这些“透镜”会产生弯曲、扩展和漂移等现象。根据旋涡尺度l和光束直径d相对大小的不同,湍流对光束造成的影响也不同。

(1)当d≫l时,产生光强闪烁。此时在光束内部会包含许多小尺度旋涡,并分别独立地对通过自身的光线进行折射,使得不同路径间的光线相互干涉,光束截面内各点的强度随机起伏,从宏观角度看,总体接收光强衰减,接收信号光强度在平均强度附近随机变化。

(2)当d≈l时,产生像点抖动。同一光源的不同光线受折射率随机起伏的影响传播方向随机偏转,形成到达角起伏。宏观表现为在垂直光束传输路径的平面内,接收光斑在统计中心附近快速随机移动。长时间观察发现,这些光斑形成一个明亮区域,这种现象被称为光束扩展。(www.xing528.com)

(3)当d≪l时,产生光束漂移现象。大尺度漩涡使光束产生随机偏折,导致接收端光束产生漂移。

散射特性造成紫外光束全方位分布,因此像点抖动和光束漂移现象均不显著。但正是由于散射效应紫外信号光束直径很大,许多小尺度漩涡包含在光束中,容易产生光线之间的相互干涉,引起接收信号强度随机起伏。综上所述,光强闪烁效应是大气湍流对紫外光产生的最主要影响。

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