大气湍流和热晕效应对列阵合成激光传输特性和光束质量影响的理论研究进展 被引量：1

1

作者 李晓庆 季小玲 《强激光与粒子束》 CAS CSCD 北大核心 2023年第4期86-96,共11页

介绍了大气湍流效应和热晕效应对列阵合成激光传输特性和光束质量影响的理论研究进展。主要介绍了合成激光在大气中传输的解析和数值模拟研究方法,大气湍流效应对列阵合成光束的光强分布、远场发散角、方向性、曲率半径和湍流距离的影响... 介绍了大气湍流效应和热晕效应对列阵合成激光传输特性和光束质量影响的理论研究进展。主要介绍了合成激光在大气中传输的解析和数值模拟研究方法,大气湍流效应对列阵合成光束的光强分布、远场发散角、方向性、曲率半径和湍流距离的影响,以及大气热晕效应对列阵合成光束的光强分布、传输效率、重心偏移、热晕时间尺度和焦移的影响。研究结果表明,大气湍流效应和热晕效应对合成激光光束质量的影响与光束合成方式、合成光束参数以及大气参数密切相关。 展开更多

关键词 列阵合成光束 大气传输 湍流效应 热晕效应 光束质量

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高能固体脉冲激光热晕效应相位补偿的数值分析 被引量：4

2

作者 冯晓星 张鹏飞 +3 位作者 乔春红 张京会 范承玉 王英俭 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2015年第5期1408-1413,共6页

热晕效应是高能激光大气传输最重要的非线性效应之一。利用激光大气传输四维仿真程序,针对高能固体脉冲激光大气传输的非线性热晕效应,采用常规自适应光学系统与随机并行梯度算法自适应光学系统对其相位补偿进行了数值模拟和分析。结果... 热晕效应是高能激光大气传输最重要的非线性效应之一。利用激光大气传输四维仿真程序,针对高能固体脉冲激光大气传输的非线性热晕效应,采用常规自适应光学系统与随机并行梯度算法自适应光学系统对其相位补偿进行了数值模拟和分析。结果表明:当脉冲宽度1 ms,重复频率10 Hz,单脉冲发射功率500 k W时,常规自适应光学系统补偿效果较好;当脉冲发射功率增加或者重复频率增加时,随机并行梯度下降算法自适应光学系统补偿效果较好。 展开更多

关键词 大气传输 热晕效应 自适应光学 随机并行梯度下降(SPGD)算法

原文传递

热晕效应数值模拟中对计算参数的选取 被引量：8

3

作者 黄印博 王英俭 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期1-4,共4页

根据数值计算的抽样原则,对激光大气传输数值模拟中如何准确地选取计算参数作了比较全面 的分析,导出计算参数选取所应遵循的判据。结合高斯光束及平台光束准直传输热畸变后的相位分布,得到了 网格间距与Bradley Hermann热畸变... 根据数值计算的抽样原则,对激光大气传输数值模拟中如何准确地选取计算参数作了比较全面 的分析,导出计算参数选取所应遵循的判据。结合高斯光束及平台光束准直传输热畸变后的相位分布,得到了 网格间距与Bradley Hermann热畸变参数的关系。在算出此热畸变参数后,便可选定合适的网格间距,由数值 结果便能准确评价实际激光大气传输的效果。数值结果表明,相同网格数、不同网格间距下数值结果的差别相 对较大,若网格间距选取不当,将给数值结果带来较大误差。 展开更多

关键词 热晕效应 数值模拟 计算参数 网格间距

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强激光上行大气传输热晕效应导致的光束偏折研究 被引量：2

4

作者 张建柱 张飞舟 +3 位作者 苏华 胡鹏 谢晓钢 罗文 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第24期122-128,共7页

从激光大气传输热晕效应理论出发,提出了热畸变参数矢量模型概念,基于热畸变参数矢量模型,通过激光系统仿真软件EasyLaser,对激光上行远距离大气传输场景下光束偏折大小、偏折方向随矢量热畸变参数的变化规律进行了研究,结果表明,采用... 从激光大气传输热晕效应理论出发,提出了热畸变参数矢量模型概念,基于热畸变参数矢量模型,通过激光系统仿真软件EasyLaser,对激光上行远距离大气传输场景下光束偏折大小、偏折方向随矢量热畸变参数的变化规律进行了研究,结果表明,采用热晕效应热畸变参数矢量模型,光束偏折大小与矢量热畸变参数的模呈近线性增长,偏折方向与矢量热畸变参数的方向相反.基于光束偏折与矢量热畸变参数的规律,通过对光束传输路径上大气环境参数进行准实时测量,可为激光系统实际应用中光束偏置的预评估提供手段. 展开更多

关键词 热晕效应 光束偏折 热畸变参数 矢量模型

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大气热晕效应引起的激光焦移的计算与分析 被引量：4

5

作者 万敏 苏毅 《计算物理》 CSCD 北大核心 2002年第5期449-452,共4页

采用薄透镜组合的半解析近似方法 ,研究了大气中的热晕效应对激光聚焦的影响 .用该计算方法得出结论 :大气热晕效应对高功率激光聚集光束传输的影响与其初始功率、发射口径、传输路径及大气吸收系数有关 .在吸收系数随距离增加而减少的... 采用薄透镜组合的半解析近似方法 ,研究了大气中的热晕效应对激光聚焦的影响 .用该计算方法得出结论 :大气热晕效应对高功率激光聚集光束传输的影响与其初始功率、发射口径、传输路径及大气吸收系数有关 .在吸收系数随距离增加而减少的光程上 (如上行传输 ) ,热晕将导致焦点向远离发射点方向移动 ,而在吸收系数随传输距离增加而增加的光程上 (如下行传输 ) ,热晕将导致焦点向靠近发射点方向移动 . 展开更多

关键词 大气 热晕效应 激光焦移 计算 非均匀吸收介质 光束传输

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光束焦深区热晕效应实验研究

6

作者 侯再红 吴毅 +2 位作者 汪超 刘兰琴 王英俭 《量子电子学报》 CAS CSCD 2000年第4期377-380,共4页

进行了聚焦光束焦深区稳态热晕效应的实验观测，获得了在不同热畸变参数情况下，相对光斑半径和Ａｒｒｙ斑面积内光强的测量结果．实验表明主激光焦深区热晕效应对信标光接收瞳面上的光强分布影响较大．

关键词 聚焦光束 热晕效应 焦涂区

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热晕效应位相补偿的数值模拟

7

作者 闫伟 陈志华 杜太焦 《大气与环境光学学报》 CAS 2014年第4期257-262,共6页

研究了大气热晕效应自适应光学(adaptive-optics,AO)位相补偿数值模拟方法。利用自主开发的高能激光大气传输四维数值模拟程序对准直光束瞬态热晕位相补偿进行了模拟,定量分析了不同的热晕强度下,变形镜驱动器布局对位相补偿效果的影响... 研究了大气热晕效应自适应光学(adaptive-optics,AO)位相补偿数值模拟方法。利用自主开发的高能激光大气传输四维数值模拟程序对准直光束瞬态热晕位相补偿进行了模拟,定量分析了不同的热晕强度下,变形镜驱动器布局对位相补偿效果的影响。数值模拟结果表明,变形镜驱动器的布局对AO系统闭环控制的稳定性影响较大,不同的布局使得驱动器控制信号的方差存在较大差异,选择合适的驱动器布局可以改善AO系统闭环控制的稳定性,提高位相补偿不稳定性发生的阈值。 展开更多

关键词 自适应光学 热晕效应 变形镜驱动器布局 位相补偿不稳定性 数值模拟

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气溶胶所致稳态热晕效应的数值计算

8

作者 马春林 程菊 杨瑞科 《徐州工程学院学报（自然科学版）》 CAS 2010年第4期81-84,共4页

热晕效应是影响强激光大气传输的最严重的非线性问题之一,开展热晕效应研究,可有效地应用高能激光.依据激光在大气中传输时由气溶胶引起的衰减与能见度的经验模型,对气溶胶的等效吸收系数进行了计算,并就大气能见度对强激光水平传输稳... 热晕效应是影响强激光大气传输的最严重的非线性问题之一,开展热晕效应研究,可有效地应用高能激光.依据激光在大气中传输时由气溶胶引起的衰减与能见度的经验模型,对气溶胶的等效吸收系数进行了计算,并就大气能见度对强激光水平传输稳态热晕效应的影响进行了数值计算.结果表明:能见度越小,吸收系数越大,热畸变效应越强. 展开更多

关键词 强激光 气溶胶 稳态热晕效应

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瞬态热晕效应的数值分析

9

作者 姬妍 《电子设计工程》 2011年第13期110-112,共3页

根据微扰理论,分别对准直波束和聚焦波束在短脉冲、长脉冲情况下的瞬态热晕效应进行了计算和分析。结果表明,脉冲越短,光束和大气的相互作用时间远小于形成热透镜效应的时间时,热晕效应越弱,因此短脉冲可以有效降低热晕效应;脉冲越长,... 根据微扰理论,分别对准直波束和聚焦波束在短脉冲、长脉冲情况下的瞬态热晕效应进行了计算和分析。结果表明,脉冲越短,光束和大气的相互作用时间远小于形成热透镜效应的时间时,热晕效应越弱,因此短脉冲可以有效降低热晕效应;脉冲越长,热晕效应越强,当脉冲宽度远大于流体力学时间时,长脉冲热晕的结果趋向于稳态热晕的结果。 展开更多

关键词 瞬态热晕效应 准直波束 聚焦波束 短脉冲 长脉冲

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斜程大气中的热晕效应研究

10

作者 姬妍 《科学技术与工程》 2011年第16期3654-3658,共5页

引入了大气中的吸收系数、风速、大气压强、密度和温度模型,然后利用加权等效的方法对上述参数进行了等效处理,得到了等效热畸变参数,从而把斜程传输下的热晕问题转化为水平传输下的热晕问题,利用该模型进行了理论计算。结果表明,天顶... 引入了大气中的吸收系数、风速、大气压强、密度和温度模型,然后利用加权等效的方法对上述参数进行了等效处理,得到了等效热畸变参数,从而把斜程传输下的热晕问题转化为水平传输下的热晕问题,利用该模型进行了理论计算。结果表明,天顶角越大,等效热畸变参数越大,热晕效应越强。计算结果符合理论预期的结果。 展开更多

关键词 热晕效应 热畸变参数 斜程大气

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小畸变参数情况下稳态热晕效应数值分析

11

作者 姬妍 《榆林学院学报》 2011年第4期41-44,共4页

根据几何光学近似和小扰动理论,推导了高斯光束热晕效应的解析公式,据此解析公式对准直高斯波束的热晕效应进行了计算。结果表明,热畸变参数越大,热晕效应越强,但是,随着热畸变参数的增大,上述解析公式不再适用。

关键词 稳态热晕效应 热畸变参数 准直高斯波束

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Non-Kolmogorov湍流大气中小尺度热晕效应线性理论 被引量：2

12

作者 张鹏飞 乔春红 +4 位作者 冯晓星 黄童 李南 范承玉 王英俭 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第24期106-113,共8页

从小尺度热晕线性理论出发,在non-Kolmogorov谱的基础上,得到了non-Kolmogorov谱湍流下热晕相位补偿的Strehl比表达式,分析了湍流谱对高能激光的相位补偿的影响.研究结果表明湍流谱对湍流热晕效应的相位补偿有重要的影响.在相同的湍流... 从小尺度热晕线性理论出发,在non-Kolmogorov谱的基础上,得到了non-Kolmogorov谱湍流下热晕相位补偿的Strehl比表达式,分析了湍流谱对高能激光的相位补偿的影响.研究结果表明湍流谱对湍流热晕效应的相位补偿有重要的影响.在相同的湍流菲涅耳数下,当谱指数越接近于3时补偿效果越差,谱指数接近于4时补偿效果越好.在相同大气相干长度条件下或在相同湍流折射率常量条件下,当谱指数接近于3时,Strehl比随热晕效应的增强而下降变快,当湍流谱指数逐渐接近于4时,Strehl比下降速度变慢.其原因是随着湍流谱指数的增大,湍流热晕相互作用引起的对数振幅起伏增长变慢. 展开更多

关键词 高能激光 热晕效应 相位补偿 不稳定性

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聚集高斯波束稳态热晕效应的解析解

13

作者 张洪江 《甘肃科技》 2009年第24期56-58,50,共4页

在几何光学近似下,利用Helmholze方程,推导了小扰动情况下热晕效应的一般性解析表达式,在近场情况下,得出了聚焦高斯波束稳态热晕效应的解析表达式,并取不同畸变参数进行了计算,结果表明,热畸变参数越大,热晕效应越强。

关键词 光学 强激光 稳态热晕效应 湍流

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不同参数对室内传输通道热晕效应影响的数值分析 被引量：1

14

作者 冯绚 黄印博 王英俭 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第2期169-172,共4页

着重讨论了不同参数对室内传输通道热晕效应的影响。数值计算的结果表明:对于理想光束,即使在10 kW的激光功率情况下,传输距离大于25 m,吸收系数大于 0.013 km-1 时,就需要考虑室内传输通道热晕效应对光束质量的影响。随着吸收系数的增... 着重讨论了不同参数对室内传输通道热晕效应的影响。数值计算的结果表明:对于理想光束,即使在10 kW的激光功率情况下,传输距离大于25 m,吸收系数大于 0.013 km-1 时,就需要考虑室内传输通道热晕效应对光束质量的影响。随着吸收系数的增大,传输距离的加长,激光功率的提高,通道内热晕效应的影响越来越严重,应采取一定的措施来减小室内传输通道热晕效应。 展开更多

关键词 热晕效应 室内传输通道 衍射极限 光束质量

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强激光内光路传输的热晕效应实验研究 被引量：2

15

作者 张建晖 史春鹏 《光电技术应用》 2020年第3期45-49,共5页

讨论了强激光大气传输,特别是在内光路传输时的热晕效应问题,分析了热晕效应中不同影响因素对输出光束质量的影响,设计并搭建测试系统,实验验证了内光路热晕效应对光束质量影响的存在,以及内光路气体流动与密封充氮两种手段对消除热晕... 讨论了强激光大气传输,特别是在内光路传输时的热晕效应问题,分析了热晕效应中不同影响因素对输出光束质量的影响,设计并搭建测试系统,实验验证了内光路热晕效应对光束质量影响的存在,以及内光路气体流动与密封充氮两种手段对消除热晕影响的积极作用,同时总结了强激光系统设计过程中降低内光路热晕影响的几点思路。 展开更多

关键词 热晕效应 强激光系统 内光路 光束质量

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风控热晕下复合贝塞尔高斯光束的模式串扰

16

作者 丁洲林 于永吉 李晓庆 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期200-210,共11页

采用多层相屏法和快速傅里叶变换法数值求解热晕方程,研究了复合贝塞尔高斯(cBG)光束大气传输过程中受热晕效应的影响。研究发现:由于热晕效应造成的光强和相位畸变,cBG光束会发生相位奇点移动和轨道角动量谱展宽,并产生模式串扰。当风... 采用多层相屏法和快速傅里叶变换法数值求解热晕方程,研究了复合贝塞尔高斯(cBG)光束大气传输过程中受热晕效应的影响。研究发现:由于热晕效应造成的光强和相位畸变,cBG光束会发生相位奇点移动和轨道角动量谱展宽,并产生模式串扰。当风速较小时,大气介质吸收激光产生的热效应较强,导致光束的模式串扰也较强。对于初始角量子数差值较大的cBG光束,其相对串扰能量较小,受热晕效应影响导致的模式串扰较弱。此外,还研究了旋转cBG光束的热晕效应,该光束的旋转特性使其在传输过程中四周都能得到均匀的扩展。因此,相较于非旋转cBG光束,旋转cBG光束的光强分布比更均匀,模式串扰更小。并且,随着旋转cBG光束的径向波数差值的增大,模式串扰减弱。综上,增大初始角量子数差值以及径向波数差值可以有效降低cBG光束的模式串扰。 展开更多

关键词 复合贝塞尔高斯光束 热晕效应 大气传输 模式串扰

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聚焦光束热晕效应相位补偿定标规律研究 被引量：12

17

作者 张鹏飞 范承玉 +4 位作者 乔春红 马慧敏 张京会 王海涛 王英俭 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期206-209,共4页

非线性热晕效应对高能激光大气传输有重要的影响,一个可以用来预测和评价高能激光在不同传输条件下自适应光学系统补偿效果的定标规律对实际的工程应用有重要的意义。利用激光大气传输四维仿真程序,通过仿真不同空间带宽的自适应光学系... 非线性热晕效应对高能激光大气传输有重要的影响,一个可以用来预测和评价高能激光在不同传输条件下自适应光学系统补偿效果的定标规律对实际的工程应用有重要的意义。利用激光大气传输四维仿真程序,通过仿真不同空间带宽的自适应光学系统,在均匀路径下,对不同发射口径、不同传输距离聚焦光束稳态热晕的相位补偿进行了数值计算。结果表明,自适应光学系统空间带宽对聚焦光束热晕效应的相位补偿影响差别不大,使用广义畸变参数N可以较好地定标其相位补偿效果。 展开更多

关键词 自适应光学 热晕效应 相位补偿 定标规律

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热晕效应相位补偿定标参量的数值分析 被引量：10

18

作者 黄印博 王英俭 +1 位作者 饶瑞中 龚知本 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第12期1461-1464,共4页

利用数值模拟的方法,对三种不同发射口径情况下准直强激光水平传输稳态热晕效应的自适应光学相位补偿进行了计算。结果表明,定标参量N_D/N_(FB)可充分描述其相位补偿的效果,且对理想柔形镜及实际自适应光学系统相位补偿而言,其不稳定性... 利用数值模拟的方法,对三种不同发射口径情况下准直强激光水平传输稳态热晕效应的自适应光学相位补偿进行了计算。结果表明,定标参量N_D/N_(FB)可充分描述其相位补偿的效果,且对理想柔形镜及实际自适应光学系统相位补偿而言,其不稳定性定标参量的阈值分别为6.0、0.35。当N_D/N_(FB)小于阈值时,相位补偿效果理想且随N_D/N_(FB)的改变Strehl比变化平缓;而当N_D/N_(FB)大于阈值时,由于相位补偿不稳定性的增强,补偿效果迅速变差。 展开更多

关键词 热晕效应 相位补偿 定标参量 数值分析 自适应光学 非线性 激光传输 整束菲涅耳数 热畸变参量 不稳定性

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对流风作用下的强激光热晕效应数值模拟研究 被引量：2

19

作者 陈勇 郭隆德 +2 位作者 张龙 金钢 姜春 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第6期1569-1573,共5页

采用数值方法分析研究强激光束在对流风作用下的热晕效应。湍流数值模拟采用雷诺平均及大涡模拟(RANS/LES)混合方法,即脱体涡方法,同时耦合J-B模型,而利用双时间步进行非定常问题迭代求解;光在流场和自由空间的传输计算采用波动光学方法... 采用数值方法分析研究强激光束在对流风作用下的热晕效应。湍流数值模拟采用雷诺平均及大涡模拟(RANS/LES)混合方法,即脱体涡方法,同时耦合J-B模型,而利用双时间步进行非定常问题迭代求解;光在流场和自由空间的传输计算采用波动光学方法,并根据远场光斑分布情况进行定性与定量分析。研究考察了0.1 MW功率0、.1 m口径的Gauss光束在1,5和10 m/s对流风作用下的热晕效应。结果表明,对流风作用下的热晕效应是非定常作用过程;对流风速度越低,激光热晕效应越强,其中1 m/s的热晕效应最强,其远场光斑畸变最严重;对流风速度越低,热晕效应非定常作用特性越明显,尤其1m/s的热晕效应在5 s观察时间内仍在发展变化,而5 m/s和10 m/s的热晕效应在3 s以后已趋于稳定。 展开更多

关键词 大气光学 对流风 热晕效应 RANS/LES混合方法 J-B模型 非定常问题 波动光学方法

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热晕效应模式法自适应光学校正的数值模拟 被引量：2

20

作者 闫伟 陈志华 +1 位作者 杜太焦 关奇 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第9期1-7,共7页

改进了泽尼克模式波前重构数值模拟方法,避免了传统方法中大量的面积分运算,对准直光束瞬态热晕效应模式法自适应光学校正进行了数值模拟研究。数值模拟结果表明,由于模式混淆误差的影响,使泽尼克重构模式阶数的选择受限,即存在一个最... 改进了泽尼克模式波前重构数值模拟方法,避免了传统方法中大量的面积分运算,对准直光束瞬态热晕效应模式法自适应光学校正进行了数值模拟研究。数值模拟结果表明,由于模式混淆误差的影响,使泽尼克重构模式阶数的选择受限,即存在一个最大的重构模式阶数,大于该模式阶数会导致校正效果迅速变差,且最大模式阶数的大小与热晕强度无关。对于子孔径分布为8×8的69单元自适应光学系统,最大模式阶数为37阶;同直接斜率法相比,泽尼克模式法可以通过重构模式选择,提高自适应光学系统对热晕校正的稳定性,抑制热晕补偿不稳定性的发生。 展开更多

关键词 自适应光学 泽尼克模式法 热晕效应 相位补偿不稳定性 数值模拟

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