采用Zernike多项式对大气湍流相位屏的仿真和验证

王奇涛; 佟首峰; 徐友会

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采用Zernike多项式对大气湍流相位屏的仿真和验证

王奇涛, 佟首峰, 徐友会

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王奇涛, 佟首峰, 徐友会. 采用Zernike多项式对大气湍流相位屏的仿真和验证[J]. 红外与激光工程, 2013, 42(7): 1907-1911.

引用本文:

王奇涛, 佟首峰, 徐友会. 采用Zernike多项式对大气湍流相位屏的仿真和验证[J]. 红外与激光工程, 2013, 42(7): 1907-1911.

Wang Qitao, Tong Shoufeng, Xu Youhui. On simulation and verification of the atmospheric turbulent phase screen with Zernike polynomials[J]. Infrared and Laser Engineering, 2013, 42(7): 1907-1911.

Citation:

Wang Qitao, Tong Shoufeng, Xu Youhui. On simulation and verification of the atmospheric turbulent phase screen with Zernike polynomials[J]. Infrared and Laser Engineering, 2013, 42(7): 1907-1911.

采用Zernike多项式对大气湍流相位屏的仿真和验证

1.
长春理工大学空间光电技术研究所,吉林长春 130022

详细信息

作者简介:
王奇涛（1987-），男，硕士生，主要从事光电子技术及应用方面的研究。Email：463912524@qq.com；佟首峰（1972-），男，教授，博士生导师，主要从事激光通信、光电跟踪、光电检测、光电成像等领域方面的研究。Email：tsf@cust.edu.cn

王奇涛（1987-），男，硕士生，主要从事光电子技术及应用方面的研究。Email：463912524@qq.com；佟首峰（1972-），男，教授，博士生导师，主要从事激光通信、光电跟踪、光电检测、光电成像等领域方面的研究。Email：tsf@cust.edu.cn

中图分类号: TN913

On simulation and verification of the atmospheric turbulent phase screen with Zernike polynomials

1.
The Institute of Space Opto-Electronic Technology,Changchun University of Science and Technology,Changchun 130022,China

摘要: 采用Zernike多项式法模拟大气湍流相位屏，并使用大气相干长度和相位结构函数来验证所产生大气湍流相位屏的正确与否。仿真结果表明，Zernike多项式法产生的大气湍流相位屏在低空间频率部分与理论值研究较为相符，但在高空间频率部分的仿真结果与理论值差别较大，这是由于Zenike多项式算法本身存在一定的应用条件。此外，虽然可以通过增加Zernike多项式的阶数或者改变接收口径改变大气湍流相位屏上湍流的分布，但是却存在计算量大，计算复杂等缺点。因此，在激光通信系统的具体应用时，应该综合考虑，选择最佳的实验方案。
- 湍流相位屏 /
- Zernike多项式 /
- 大气相干长度 /
- 相位结构函数
Abstract: In this article Zernike polynomials was used to produce atmospheric turbulence phase screen. Besides, the atmospheric coherence length and the phase structure function were used to verify whether the atmospheric turbulence phase screen is right or not. Simulation results show that, in the low spatial frequency components, the atmospheric turbulence phase screen generated with Zernike polynomial method was consistent with the theoretical values, but in the high spatial frequency components, the simulation results had big difference with the theoretical values. This is because Zernike polynomials method has inherent limitations. In addition, the simulation results also show that, the distribution of turbulence in the atmospheric turbulence phase screen can be changed by increasing the Zernike polynomials of orders or changing the receiving apertures, but which involves great and complex calculation. Therefore, in the specific application of the laser communication system, the best experimental program should be considered.
- atmospheric turbulence phase screen /
- Zernike polynomials /
- atmospheric coherence length /
- phase structure function

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采用Zernike多项式对大气湍流相位屏的仿真和验证

1. 长春理工大学空间光电技术研究所,吉林长春 130022

作者简介:
王奇涛（1987-），男，硕士生，主要从事光电子技术及应用方面的研究。Email：463912524@qq.com；佟首峰（1972-），男，教授，博士生导师，主要从事激光通信、光电跟踪、光电检测、光电成像等领域方面的研究。Email：tsf@cust.edu.cn

王奇涛（1987-），男，硕士生，主要从事光电子技术及应用方面的研究。Email：463912524@qq.com；佟首峰（1972-），男，教授，博士生导师，主要从事激光通信、光电跟踪、光电检测、光电成像等领域方面的研究。Email：tsf@cust.edu.cn

收稿日期: 2012-11-06
修回日期: 2012-12-10
刊出日期: 2013-07-25

中图分类号: TN913

关键词:

摘要: 采用Zernike多项式法模拟大气湍流相位屏，并使用大气相干长度和相位结构函数来验证所产生大气湍流相位屏的正确与否。仿真结果表明，Zernike多项式法产生的大气湍流相位屏在低空间频率部分与理论值研究较为相符，但在高空间频率部分的仿真结果与理论值差别较大，这是由于Zenike多项式算法本身存在一定的应用条件。此外，虽然可以通过增加Zernike多项式的阶数或者改变接收口径改变大气湍流相位屏上湍流的分布，但是却存在计算量大，计算复杂等缺点。因此，在激光通信系统的具体应用时，应该综合考虑，选择最佳的实验方案。