基于修正大气谱的湍流相位屏高精度生成方法

张冬晓; 陈志斌; 肖程; 秦梦泽

doi:doi:10.3788/gzxb20204906.0601002

光子学报, 2020, 49 (6): 0601002, 网络出版: 2020-11-26

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Generation of High-precision Turbulence Phase Screen Based on Modified Atmosphere Spectrum

张冬晓 ¹陈志斌 ^1,2,*肖程 ³秦梦泽 ¹

作者单位

¹ 陆军工程大学石家庄校区电子与光学工程系, 石家庄 050003

² 32181部队, 石家庄 050003

³ 中国卫星海上测控部, 江苏江阴 214400

图 & 表

图 1. 低频采样点分布

Fig. 1. The distribution of low frequency samples

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图 2. 归一化折射率谱模型

Fig. 2. Scaled spectral models of refractive-index fluctuations

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图 3. 修正大气谱采样点分布

Fig. 3. The samples distribution of modified atmosphere spectrum

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图 4. 相位屏生成结果

Fig. 4. A realization of simulated phase screen

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图 5. 三种方法生成的相位屏的结构函数与理论结构函数对比

Fig. 5. The structure functions of phase screens generating by different method vs. theoretical structure functions

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图 6. 弱湍流和强湍流情况下的光斑强度分布

Fig. 6. Beam irradiance distributions in weak and strong fluctuation levels

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图 7. 长期光束扩展模拟结果

Fig. 7. Simulated long-term beam width

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图 8. 短期光束扩展模拟结果

Fig. 8. Simulated short-term beam width

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图 9. 光束漂移模拟结果

Fig. 9. Simulated beam-wander standard deviation

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表 1最优参数值

Table1. Values of optimal parameters

Optimization parameters	Values
c₁	31.626
c₂	60.216
c₃	35.071
c₄	55.725

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张冬晓, 陈志斌, 肖程, 秦梦泽. 基于修正大气谱的湍流相位屏高精度生成方法[J]. 光子学报, 2020, 49(6): 0601002. Dong-xiao ZHANG, Zhi-bin CHEN, Cheng XIAO, Meng-ze QIN. Generation of High-precision Turbulence Phase Screen Based on Modified Atmosphere Spectrum[J]. ACTA PHOTONICA SINICA, 2020, 49(6): 0601002.

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图 1. 低频采样点分布

Fig. 1. The distribution of low frequency samples

图 2. 归一化折射率谱模型

Fig. 2. Scaled spectral models of refractive-index fluctuations

图 3. 修正大气谱采样点分布

Fig. 3. The samples distribution of modified atmosphere spectrum

图 4. 相位屏生成结果

Fig. 4. A realization of simulated phase screen

图 5. 三种方法生成的相位屏的结构函数与理论结构函数对比

Fig. 5. The structure functions of phase screens generating by different method vs. theoretical structure functions

图 6. 弱湍流和强湍流情况下的光斑强度分布

Fig. 6. Beam irradiance distributions in weak and strong fluctuation levels

图 7. 长期光束扩展模拟结果

Fig. 7. Simulated long-term beam width

图 8. 短期光束扩展模拟结果

Fig. 8. Simulated short-term beam width

图 9. 光束漂移模拟结果

Fig. 9. Simulated beam-wander standard deviation

表 1最优参数值

Table1. Values of optimal parameters

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图 2. 归一化折射率谱模型

Fig. 2. Scaled spectral models of refractive-index fluctuations

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Fig. 3. The samples distribution of modified atmosphere spectrum

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Fig. 4. A realization of simulated phase screen

图 5. 三种方法生成的相位屏的结构函数与理论结构函数对比

Fig. 5. The structure functions of phase screens generating by different method vs. theoretical structure functions

图 6. 弱湍流和强湍流情况下的光斑强度分布

Fig. 6. Beam irradiance distributions in weak and strong fluctuation levels

图 7. 长期光束扩展模拟结果

Fig. 7. Simulated long-term beam width

图 8. 短期光束扩展模拟结果

Fig. 8. Simulated short-term beam width

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