本例为一束
激光从地基
激光器出发传输到近地轨道上的一个转换镜上。转换镜将激光反射到一个聚焦镜上,然后这束光打到大气层内部一个低海拔的目标上。根据Kolmogorov模型,假设目标值的半径为10cm,就可以计算大气像差。本例中包含了激光扩束器像差、转换镜上的像差以及聚焦镜上的像差。
XOi[[G} 大气模型假设的波阵面
光谱功率为(忽略内部和外部的尺寸限制):
!ii'hwFm$ >W[#-jA_Z Y%iimbBY| ;%tu; 其中W^2 (f)是波阵面的光谱功率,r0为可视
参数,f是空间频率,L0是外部尺寸,Li是内部尺寸,这些参数的单位分别为rad,m,m-1。由于大气像差和光束扩束器的像散,斯特列尔比SR=0.34。经过一个激励器影响半径为4.0cm的自适应镜校正后,斯特列尔比为0.87。经过全程传播到达目标后,光斑直径为50cm,剩下56%的能量,相对于没有自适应镜时能量的22%,有了明显的提高。由于没有考虑大气对
光学元件散射效应的衰减效应,所以实际中传输到的光更加少。
Wr+1G 8 6
SosVE>Z =-GHs$u%f 图1.地对空激光通信
系统示意图
LUjev\Re qmJ^@dxs J)xc mK 表1.关键参数
3x{2Dh i b!ea(D!: ###激光器光束初始化
P Zc{wbjp& set/alias/off
]A2l%V_7 wavelength/set 1 .48 # 设置激光器
波长 I N'a5&.. array/set 1 256 # 设置计算初始矩阵大小
:x<'>)6 units/s 1 .1
;uazQyo6 gauss/c/c 1 1 1.25 # 定义高斯光束
r$Z_Kwe.|& clap/cir/con 1 1.25
o>' 1ct energy/norm 1 1. # 能量归一化设置
;Pi-H,1b set/density 64 # 设置画图线条密度
T)NnWEB title 1: starting laser distribution
'9#O#I&J plot/watch ex26_1.plt
HRY?[+ plot/liso nsl=64 xr=1.5 yr=1.5 # 绘制激光束初始强度曲线
0u'qu2mV ####激光器初始光束相位分布如图1所示:
<_tkd3t#W xE4iey@\} ?]#U~M<' 图1激光器光束初始分布
~<, QxFG5 D/&^Y'|T ##光束扩束器(20X)
模拟 ]O\Oj6C mirror 1 20 focallength # 扩束器透镜1焦距设置为20cm.
3+EAMn dist -420 #
透镜分离
5z>kz/uxW mirror 1 400 focallength #扩束器透镜2焦距设置为400cm.
KiJR q> abr/ast 1 .2 45 # 光束峰谷像散设置
1E*No1 clap/cir/con 1 25 # 设置孔径光阑直径50
a|x1aN0 phase/random/kolmogorov 1 10. 7 # 光束附加大气像差
8C{mV^cn~ strehl
Hi 1@ title 2: phase after beam expander and atmoshpheric turbulence
~$8t/c plot/watch ex26_2.plt
%;E/{gO plot/liso/phase xr=30 yr=30 nsl=64 min=-6 max=6
p(F}[bP s2{d<0x?v O,kzU,zOs 图2.经过扩束器及大气干扰后光束相位分布
(,gpR4O[ %Hk9.1hn5 ####光束传输至自适应镜
HCI|6{k adapt 1. 4. # 自适应镜对光束的曲率半径影响为4cm
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