弱海洋湍流中高斯光束的到达角起伏特性

作者：易湘^*; 班堃; 刘欢欢; 程明建

来源：光通信研究, 2023, (04): 34-41.

DOI：10.13756/j.gtxyj.2023.04.007

• 到达角起伏
• 海洋湍流
• 高斯光束
• Rytov近似

海洋湍流引起的到达角(AOA)起伏是影响水下通信和成像系统性能的关键因素。基于通用的海洋湍流光功率谱(OTOPS),文章采用适用于弱湍流条件的Rytov近似方法推导出高斯光束的波结构函数(WSF)以及AOA起伏方差的全区间解析解，并就上述物理量及空间相干半径(SCR)在大间距(ρ?η,其中，ρ为间距，η为Kolmogorov微尺度)和小间距(ρ?η)渐近区间内的近似解进行了讨论。数值结果表明，当ρ?η时，现有结果在菲涅尔比Λ0=1附近存在较大偏差。在此基础上还分析了AOA起伏方差与ρ/η的关系。在渐近区间ρ?η内，AOA起伏方差几乎不变；当处于区间ρ≈η时，AOA起伏方差急剧减小；当处于渐近区间ρ?η时，AOA起伏方差的下降速度变得逐渐平缓。文章推导得到的结果更加准确并且适用范围更广，利用这些结果可以更好地研究高斯光束在弱海洋湍流中的传播特性。

• 单位
  物理学院; 西安电子科技大学; 综合业务网理论及关键技术国家重点实验室