激光与光电子学进展, 2018, 55 (12): 120101, 网络出版: 2019-08-01   

非Kolmogorov湍流下拉盖尔-高斯光束传输性能数值研究 下载: 1113次

Numerical Study on Transmission Performance of Laguerre-Gaussian Beam in Non-Kolmogorov Turbulence
作者单位
西安电子科技大学物理与光电工程学院, 陕西 西安 710071
图 & 表

图 1. 数值模拟光束传播示意图

Fig. 1. Schematic of beam propagtion by numerical simulation

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图 2. 不同传输距离下螺旋谱分解结果。(a) 0 m; (b) 600 m; (c) 1200 m; (d) 1800 m

Fig. 2. Helical decomposition results at different distances. (a) 0 m; (b) 600 m; (c) 1200 m; (d) 1800 m

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图 3. 不同Cn2的大气湍流下传输1500 m后螺旋谱分解情况。(a) Cn2=0; (b) Cn2=1×10-16;(c) Cn2=5×10-16; (d) Cn2=1×10-15

Fig. 3. Helical decomposition results after 1500 m propagation in turbulence with different Cn2. (a) Cn2=0; (b) Cn2=1×10-16; (c) Cn2=5×10-16; (d) Cn2=1×10-15

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图 4. 大气湍流参量对拓扑荷探测概率的影响。 (a)湍流强度Cn2;(b)广义指数α;(c)外尺度L0;(d)内尺度l0

Fig. 4. Influences of turbulence parameters on topological charge detection probability. (a) Turbulence intensity Cn2; (b) generalized index α; (c) outer scale L0; (d) inner scale l0

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图 5. 不同湍流强度下LG光束半径传输距离的变化

Fig. 5. LG beam radius versus propagation distance under different turbulence intensities

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图 6. 闪烁指数计算原理示意图

Fig. 6. Schematic of scintillation index calculation principle

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图 7. 不同强度湍流下LG光束闪烁指数随传输距离的变化

Fig. 7. LG beam scintillation index versus propagation distance under different turbulence intensities

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图 8. 不同强度湍流下通信误码率随RSN0的变化

Fig. 8. Bit error rate versus RSN0 under different turbulence intensities

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表 1数值仿真中的参数

Table1. Parameters for numerical simulation

ParameterDataParameterData
Wavelengthλ /nm1550Beam waistw0 /mm10
Topologicalcharge l3Light fieldplane size /m0.2×0.2
Number ofsamples512×512Outer scaleL0 /m1-10
Inner scalel0 /m0.01-0.1TurbulenceintensityCn2 /m-2/31×10-16-1×10-15
Genera lindexα3-4Grid sizeof phasescreen /m0.001

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骆传凯, 卢芳, 尹晨旭, 韩香娥. 非Kolmogorov湍流下拉盖尔-高斯光束传输性能数值研究[J]. 激光与光电子学进展, 2018, 55(12): 120101. Chuankai Luo, Fang Lu, Chenxu Yin, Xiang'e Han. Numerical Study on Transmission Performance of Laguerre-Gaussian Beam in Non-Kolmogorov Turbulence[J]. Laser & Optoelectronics Progress, 2018, 55(12): 120101.

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