山东师范大学物理与电子科学学院光场调控及应用中心，山东 济南 250358
大气湍流会引起涡旋光束（VB）的相位畸变和模态扩散，造成湍流介质中通信性能下降。提出基于深度相位估计网络的拉盖尔-高斯（LG）光束相位补偿方法，以提高模态检测准确度，即通信的可靠性。分别利用使用和不使用高斯光作为探测光束两种方案进行学习，在光强图像与大气湍流引起的扰动相位之间建立映射关系，在接收端依据接收到的光强图像，预测湍流引起的扰动相位并进行相位校正。结果表明，所提深度网络能够较准确地实现相位预测，经补偿后，光束模态纯度达到95%以上，补偿后光强图像与发送端光强图像之间的均方误差明显减小。
大气光学 涡旋光束 卷积神经网络 相位预测 大气湍流
强激光与粒子束
2021, 33(8): 081006
1 山东师范大学 物理与电子科学学院，山东 济南 250358；山东省光场调控工程技术中心 & 山东省光学与光子器件技术重点实验室，山东 济南 250358
2 安徽师范大学 物理与电子信息学院，安徽 芜湖 241000
3 苏州大学 物理科学与技术学院，江苏 苏州 215006
4 山东师范大学 物理与电子科学学院，山东 济南 250358；山东省光场调控工程技术中心 & 山东省光学与光子器件技术重点实验室，山东 济南 250358；苏州大学 物理科学与技术学院，江苏 苏州 215006
研究了非均匀关联光束经过大气湍流后的光纤耦合效率。研究结果表明，大气湍流中非均匀关联光束的光纤耦合效率优于传统高斯谢尔模光束；且调控光束相干长度可以提高光纤耦合效率；针对不同传输距离的情况，可以通过调控光束相干长度实现耦合效率的最优化。同时，文中还讨论了光源参数：束腰和波长；耦合透镜参数：接收孔径和焦距；湍流强度对光纤耦合效率的影响。该研究成果证明光场相干结构调控技术在提升光纤耦合效率中的应用，在自由空间激光通信研究领域存在重要价值。
大气湍流 相干结构 耦合效率 atmosphere turbulent correlation structure coupling efficiency 红外与激光工程
2020, 49(12): 20201049
1 山东师范大学物理与电子科学学院, 山东 济南 250358
2 山东省光场调控工程技术中心 & 山东省光学与光子器件技术重点实验室, 山东 济南 250358
3 苏州大学物理科学与技术学院, 江苏 苏州 215006
相干性是激光束的一个重要特性, 具有低空间相干性的激光束称为部分相干光束; 关联结构 (函数) 是部分相干光束的一个特有参量, 通过调控相干性可构建具有特殊关联结构的部分相干光束。在湍流大气中, 特殊关联结构部分相干光束不仅展现出诸多奇特传输性质, 而且能够进一步有效抑制大气湍流引起的光强及相干度分布退化、光斑漂移和光强闪烁等各种湍流负面效应, 在自由空间光通信、激光雷达和激光遥感等方面有重要应用前景。近年来特殊关联结构部分相干光束大气传输研究受到越来越多学者的关注。回顾了特殊关联结构部分相干光束大气传输研究方法和发展历程, 举例展示了厄米系列特殊关联结构部分相干光束的大气传输研究成果。
大气光学 抗湍流能力 广义惠更斯-菲涅尔原理 关联结构 部分相干光束 atmospheric optics turbulence resistance generalized Huygens-Fresnel principle coherence structure partially coherent beam
