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infotek 2020-09-25 10:39

GLAD：地對(duì)空激光通訊系統(tǒng)

本例為一束激光從地基激光器出發(fā)傳輸?shù)浇剀壍郎系囊粋�(gè)轉(zhuǎn)換鏡上。轉(zhuǎn)換鏡將激光反射到一個(gè)聚焦鏡上，然后這束光打到大氣層內(nèi)部一個(gè)低海拔的目標(biāo)上。根據(jù)Kolmogorov模型，假設(shè)目標(biāo)值的半徑為10cm，就可以計(jì)算大氣像差。本例中包含了激光擴(kuò)束器像差、轉(zhuǎn)換鏡上的像差以及聚焦鏡上的像差。 nwRltK  
大氣模型假設(shè)的波陣面光譜功率為（忽略內(nèi)部和外部的尺寸限制）： % RSZ.  
Cy/&KWLenf  
M>8J_{r^  
其中W^2 (f)是波陣面的光譜功率，r0為可視參數(shù)，f是空間頻率，L0是外部尺寸，Li是內(nèi)部尺寸，這些參數(shù)的單位分別為rad，m，m-1。由于大氣像差和光束擴(kuò)束器的像散，斯特列爾比SR=0.34。經(jīng)過一個(gè)激勵(lì)器影響半徑為4.0cm的自適應(yīng)鏡校正后，斯特列爾比為0.87。經(jīng)過全程傳播到達(dá)目標(biāo)后，光斑直徑為50cm，剩下56%的能量，相對(duì)于沒有自適應(yīng)鏡時(shí)能量的22%，有了明顯的提高。由于沒有考慮大氣對(duì)光學(xué)元件散射效應(yīng)的衰減效應(yīng)，所以實(shí)際中傳輸?shù)降墓飧由佟?/span> c8RJOc4X  
y8Va>ul"U  
圖1.地對(duì)空激光通信系統(tǒng)示意圖 =YO ]m<  
W U(_N*a  
表1.關(guān)鍵參數(shù)
 C0rf  
###激光器光束初始化 3a/n/_D  
set/alias/off r~w.J+W  
wavelength/set 1 .48               # 設(shè)置激光器波長(zhǎng) ~(5r+Z}*`  
array/set 1 256                    # 設(shè)置計(jì)算初始矩陣大小 8`Ya7c>  
units/s 1 .1 !3v&+Jrf6  
gauss/c/c 1 1 1.25                 # 定義高斯光束 6_LeP9s )  
clap/cir/con 1 1.25 iCt.rr~;V  
energy/norm 1 1.                   # 能量歸一化設(shè)置 0c_xPBbB+  
set/density 64                     # 設(shè)置畫圖線條密度 zM0NRERi  
title 1: starting laser distribution r-2k<#^r  
plot/watch ex26_1.plt sE1cvAw9l  
plot/liso nsl=64 xr=1.5 yr=1.5       # 繪制激光束初始強(qiáng)度曲線 8% @| /  
####激光器初始光束相位分布如圖1所示： Ia&R/I  
8~sP{V%  
圖1激光器光束初始分布
#el27"QP0  
##光束擴(kuò)束器（20X）模擬 p7h#.m~Qu  
mirror 1 20 focallength            # 擴(kuò)束器透鏡1焦距設(shè)置為20cm. 1+o]+Jz|  
dist -420                          # 透鏡分離 +^)v"@,VP  
mirror 1 400 focallength           #擴(kuò)束器透鏡2焦距設(shè)置為400cm. b}J%4Lx%m  
abr/ast 1 .2 45                    # 光束峰谷像散設(shè)置 %|Ps|iV  
clap/cir/con 1 25                  # 設(shè)置孔徑光闌直徑50 IG-\&  
phase/random/kolmogorov 1 10. 7    # 光束附加大氣像差 #;!&8iH  
strehl Fsx?(?tCMo  
title 2: phase after beam expander and atmoshpheric turbulence u8e_Lqx?  
plot/watch ex26_2.plt ?b7\m":'  
plot/liso/phase xr=30 yr=30 nsl=64 min=-6 max=6 ngY%T5-  
/ )0hsQs  
圖2.經(jīng)過擴(kuò)束器及大氣干擾后光束相位分布
So:X!ljN(e  
####光束傳輸至自適應(yīng)鏡 t6+m` Kq  
adapt 1. 4.                        # 自適應(yīng)鏡對(duì)光束的曲率半徑影響為4cm _IH" SVub  
strehl V"FQVtTx7  
title 3: phase after adaptive optic correction V+d_1] l  
plot/watch ex26_3.plt 74s{b]jN'-  
plot/liso/phase xr=30 yr=30 nsl=64 min=-6 max=6 2 Xtp8 ^4Va  
####光束經(jīng)過自適應(yīng)鏡之后的相位分布如圖3 "LyD  
>1y6DC  
圖3.光束經(jīng)過自適應(yīng)鏡校正之后的相位分布
0X$mT:=9  
####光束傳輸至轉(zhuǎn)換鏡 h}b:-a  
dist 5e7                           #光束傳輸500km至轉(zhuǎn)換鏡 :<% bAn  
title 4: irradiance at relay mirror before aperture eH&F gmU  
plot/watch ex26_4.plt #6sz@X