在兰州地区夜间进行了链路长为610 m的激光传输实验, 研究了晴、阴、沙尘、雨夹雪天气下光强起伏的统计特性.采用闪烁法测量了不同天气下的大气折射率结构常数C2n, 分析其最大值、最小值、均值和标准差, 得到实验期间C2n值的范围为1.06×10－15 m－2/3~1.05×10－13 m－2/3, 均属于中等湍流; 而且晴天和雨夹雪天气下C2n值以及起伏程度均大于阴天和沙尘天的值.同时, 利用实测光强值分析了Rytov方差, 结果表明: 晴、雨夹雪、沙尘天气下光强起伏大部分时间属于弱起伏, 有小部分时间跨入中等起伏区, 而阴天下光强起伏均属于弱起伏, 且晴天和雨夹雪天气下光强起伏大于阴天和沙尘天.通过对光强频数分布进行对数正态、Gamma-Gamma和指数威布尔非线性拟合, 不同天气下光强起伏概率分布最为接近指数威布尔分布, 其拟合优度均大于0.989 95, 而在弱到中等起伏区, Gamma-Gamma分布拟合效果优于对数正态分布.

在兰州地区夜间进行了链路长为610 m的激光传输实验，研究了高斯激光在不同天气条件下的光强分布及其起伏特性.采用三维伪彩色变换方法，分析了光斑光强的空间分布规律，得到了光斑主瓣光强服从类高斯分布，并按照晴天、多云天、阴天的顺序，光斑几何中心位置附近光强分布的陡峭度依次减小，而其衰减则依次增大的结论.同时，利用实测光强值分析了大气闪烁指数，结果表明: 晴天、雨后晴天和阴天下的闪烁指数分别为0.225 4、0.189 2、0.188 8，这说明晴天下的光强起伏大于雨后晴天和阴天的，且均为弱起伏.通过对归一化光强的频数分布进行非线性拟合得到了光强的概率密度分布，它们均服从对数正态分布，其中晴天下的概率密度曲线的拟合优度更是达到了0.997 50.

大气湍流引起的光强起伏是影响激光通信系统接收信噪比和误码率的主要因素。文中旨在研究大气湍流状态对无线通信系统性能的影响。首先利用对数正态分布和Gamma-Gamma分布分别对信道进行建模,分析表明前者不适用于中强湍流下的光强起伏行为,而后者具有更广的应用范围。在此基础上,研究相位噪声对系统接收信噪比和误码率的影响。文中最后在不同信道条件下进行仿真实验,观察光强起伏方差引起的星座图变化和误码率恶化情况。实验结果表明,当光强起伏方差逐渐增大时,星座图相位角度和误码率均随之变大。文中的分析与讨论对提高激光通信质量具有一定的参考价值。

为实现基于光学方法的烟气流速和颗粒物浓度的非介入式测量，研制了双光路对射式烟气流速测量系统，并在工业烟道上进行了实地测试。鉴于工业烟道内气流的复杂性和多变性，提出了一种反级串的烟气流发展模型，并改进了数据处理方法。分析结果表明：基于新数据处理方法测量的烟气流速，虽然其统计平均值与皮托管的单点测量结果存在0.7 m/s的差异，但两仪器测量结果的统计平均值非常一致，均接近7.6 m/s。当信号比较理想时，相对于经过简单滤波后计算得到的烟气流速，新的数据处理方法不会对烟气流速及其变化趋势造成明显改变。由烟气流速测量系统所测信号的光强起伏与颗粒物浓度存在明显的线型关系，相关系数可达0.97。

在大气激光通信中，大气湍流所引起的光强闪烁会严重影响通信系统的性能，导致系统误码率的增加，多光束发射是克服这种影响的有效方法。本文分析了用不同数目光束发射时的光强概率分布；以及多束光发射时接收端用不同直径的接收透镜进行接收时的光强概率分布，结果表明随着发射光束的增加、孔径直径的增大，光强概率分布更加趋于正态分布，光强概率的均值增大。文中还分析了多光束发射的归一化相关系数和光强方差的关系以及多光束发射在不同湍流环境下的误码率性能，分析结果表明多光束发射系统可以很好地改善接收面的光强起伏，降低系统的误码率。

无线光通信(FSO)系统的性能受大气湍流影响会产生剧烈波动。根据系统和大气参数评估系统差错性能的研究具有现实意义。以大气湍流信道和光电探测模型为基础，使用拟合概率分布替换常用的对数正态分布，建立了FSO系统差错性能的数学仿真模型，改进了湍流条件下系统误码率计算公式，并且进行全天的验证实验。实验结果显示，光强概率分布对系统性能有显著的影响，原有公式在某些情况下的计算结果有较大偏差，而改进公式的计算结果具有更好的适应性和准确性。该改进公式可有效评估湍流条件下FSO系统性能，并为相关理论研究提供参考。

在大气激光通信中，大气湍流所引起的光强闪烁会严重影响通信系统的性能，导致系统误码率的增加，多孔径接收是克服这种影响的有效方法。主要分析了3个孔径的接收性能，并对比了多个接收孔径的接收面积的大小及相互之间的位置关系对空间平滑因子的影响，对比了多孔径接收与单孔径接收的孔径平滑因子；利用Gamma-Gamma信道模型分别从弱至强湍流区光强起伏概率密度函数分析了多孔径接收系统的误码率特性。结果表明，多孔径接收系统可以更好地改善接收面的光强起伏，降低系统的误码率，并且随着接收孔径数目的增加，系统的孔径平滑因子和误码率会进一步降低。

自适应光学技术是缓解大气激光通信中大气湍流影响的有效途径之一。建立了湍流大气激光通信的系统模型以及误码率(BER)等评价指标模型,仿真对比了各种湍流强度下发射端自适应光学校正与接收端校正对大气激光通信质量的改善效果。结果表明，自适应光学可以有效地提高接收端光功率、降低系统误码率。在收发口径为250 mm的情况下，接收端自适应光学的校正效果要明显优于发射端校正。但是，发射端校正对光强起伏有一定抑制作用，而接收端校正则不能有效抑制光强起伏。因此，从误码率的改善效果看，发射端自适应光学的作用与接收端自适应光学的作用非常接近。

通过实验观测了湍流大气中光束准直传输时光束横截面上不同面积内的光强起伏特征。采用相对光强起伏方差与孔径平滑因子描述不同面积内的光强起伏特征并比较了不同湍流条件和不同面积内相对光强起伏方差的概率分布密度。实验结果表明, 在该实验条件下明显出现孔径平滑效应时对应接收面积呈现湍流越强接收面积越小的规律; 不同接收面积内相对光强起伏方差概率分布密度可以用对数高斯分布近似, 不同接收面积和湍流强度下近似程度不同; 采用偏斜度和陡峭度来描述接收面积不同和湍流强度不同时概率分布密度与对数高斯分布的偏差并比较了拟合曲线特征的变化。同时初步比较了连续光与脉冲光相对光强起伏方差概率分布的异同。

尽管无波前传感自适应光学技术可不受闪烁效应等波前畸变条件的限制,能够有效地补偿高能激光的波前畸变以提高光束质量,但是激光器光强起伏和噪声干扰对校正效果却存在严重的影响。分析了光强起伏和噪声干扰对随机并行梯度下降(SPGD)算法光束净化效果的影响,并进行了相关实验研究。理论分析表明,在光强起伏频率大于等于算法扰动频率时,系统性能随着光强起伏增加而降低;在低频光强起伏时,SPGD算法的抗干扰能力较强。为消除光强起伏对校正效果的影响,提出采用桶中功率作为系统性能评价函数的光束净化方案,理论分析和实验结果都表明,该方案能够有效地消除光强起伏和噪声干扰对校正效果的影响,实现接近校正极限的理想校正效果。