部分相干径向偏振光束在大气湍流中的偏振特性开题报告

1、目的及意义（含国内外的研究现状分析）

自世界上第一台红宝石激光器诞生，至今已经过去了半个多世纪。目前，激光器已经具有多种类型、多种波长，现在其已经被广泛应用于通信、探测、遥感和工业加工等领域。随着激光器技术发展，对激光光束自身特性的描述和测量逐渐引起了人们的关注，如光束的发散，光束质量、能量性质等。而随着激光器应用范围的不断扩大，激光束在自由空间、光学系统、大气、等离子体和各类介质（波导）中的传输特性深深地影响着激光应用的效果，因此激光的传输特性成为了科学界研究的热点。在光学系统中的光传输研究方面已有三十多年的历史，Collins在1970年就基于衍射理论研究了相干光束在光学系统中的传输特性，推导了柯林斯(Collins)公式，该公式的积分核为描述光学系统的一个矩阵。随后，林强等人借助光束复曲率张量，给出了非对称光学系统张量形式的ABCD定律。在湍流介质中的光传输研究.方面，由于其重要的应用性，近来成为研究的热点，Gu和Gbur基于Rytov近似研究了赝贝塞尔光束在湍流大气中的传输特性，Toselli等研究了光束.在各向异性湍流中的传输特性，在这类湍流中，传统的Kolmogorov谱不能很好的描述湍流大气的统计特性，研究者用包含各向异性吸收的非Kolmogorov湍流谱来表征大气。在单轴晶体中的光传输研究方面，Li等研究了洛伦兹光束在单轴晶体中沿着垂直于光轴方向传输时的传输特性，研究发现光束在x和y方向的束腰和单轴晶体的折射率比值对光束的传输特性具有很大的影响。

在激光光束的表征方面，现在有多种光束模型用来描述不同的激光光束，如高斯-谢尔模光束、平顶分布光束、贝塞尔光束和径向偏振光束等。近年来，由于径向偏振光束在原子捕获、光镊等方面的应用，径向偏振光束的产生和传输特性引起了人们的关注。2005年，Quabis 等研究了高质量径向偏振空心光束模的产生方法。2006年，Diehl 等分析了强聚焦径向偏.振光束的特性。2007年，Deng等研究了径向虚宗量偏振光束传输特性。2007年，Deng等还基于电磁束的矢量角谱方法研究了径向偏振光東的解析矢量结构，研究发现电磁束只有横向磁场，而且在轴上方向只有纵向电场。2008年，Martinez-Herrero等研究了径向偏振和辐向偏振光通过四分之一相位片的光束质量。2008 年，Yonezawa 等分析了在单轴晶体中聚焦辐向偏振光束的传输特性，研究发现理论结果和实验结果符合的非常好。2009年，Qiu等研究了径向偏振部分相干拉塞尔-高斯光束的传输特性，研究发现自由相干长度对光束的强度分布和偏振特性具有重要的影响。2009 年，Ramachandran等研究了利用光纤产生径向偏振光束，并研究了径向偏振光束.在光纤中的传输特性。2010年，Jia等研究了径向偏振光束通过圆孔时的非傍轴特性，研究发现光束的非傍轴特性与光束的束腰与圆孔直径的比值密切相关。2010年，Fortin等研究了采用超快径向偏振光束加速电子的局域性和最佳选择。2010年，wang等基于张量方法，研究了径向偏振部分相干平顶光束阵列在湍流大气中的传输特性。 此外，理论和实验均表明，在空间激光通信中，部分相干光相对完全相干光而言，其所受到的大气扰动的影响要小于完全相干光。 所以将研究径向偏振光束在各类介质中的传输特性，并将相干光束进行拓展，研究径向偏振部分相干光在大气湍流中的传输特性具有重大意义。

2、研究（设计）的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施

基本内容：利用光束在湍流大气中传输时的广义惠更斯-菲涅尔公式，研究了径向偏振部分相干光束在湍流大气中传输时的演化特性。利用径向偏振部分相千光束在湍流大气中传输时的交叉光谱密度矩阵，具体研究了径向偏振部分相干光束的强度分布、束宽等参量的演化特性。

目标：研究径向偏振部分相干光束在湍流大气中的传输特性。

拟采用的技术方案及措施：首先对大气湍流具有一定的理论分析，其次在了解交叉光谱密度矩阵的相关理论，再根据部分相干光的偏振度和相干度，分析光束在湍流大气中的传输理论。根据理论模型进行数值计算，分析数值计算的结果。使用matlab进行数值计算得到仿真结果，分析结果特性。

4、参考文献

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