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专利号: 2020104201378
申请人: 西安理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种计算海洋湍流中高阶非均匀辛格蓝绿激光光强的方法,其特征在于,具体按照以下步骤实施:步骤1、根据光束相干理论得到交叉谱密度定义式,在光源平面构造加权函数和内核函数,将构造好的加权函数和内核函数代入交叉谱密度定义式中得到非均匀辛格关联蓝绿激光波束在光源平面的交叉谱密度表达式;

步骤2、将N级加权函数代入步骤1中得到的非均匀辛格关联蓝绿激光波束在光源平面的交叉谱密度表达式中得到N阶非均匀辛格关联蓝绿激光波束在光源平面的交叉谱密度定义式;

步骤3、根据广义惠更斯‑菲涅尔衍射积分公式,利用源平面的N阶非均匀辛格关联蓝绿激光波束表示任意传输平面的N阶非均匀辛格关联蓝绿激光波束;

步骤4、引入变量替换m=x′1‑x′2,n=x1‑x2,展开湍流扰动项,考虑零阶贝塞尔函数,计*算并化简得到最终包含湍流强度的湍流扰动项m;

步骤5、引入新的变量替换M=(x′1+x′2)/2,N=x′1‑x′2,计算得到N阶非均匀辛格关联蓝绿激光波束在海洋湍流中传输时,任意传输平面的交叉谱密度具体数值表达式;

步骤6、基于步骤5所得结果,考虑x′1=x′2=x,得到N阶非均匀辛格关联蓝绿激光波束在海洋湍流中任意传输平面的光强表达式。

2.根据权利要求1所述的一种计算海洋湍流中高阶非均匀辛格蓝绿激光光强的方法,其特征在于,所述步骤1具体为:光源平面任意两空间点x1和x2之间的交叉谱密度为:*

W0(x1,x2)=∫p(c)H(x1,c)H(x2,c)dc               (1)式中,p(c)是任意非负加权函数,H(x,c)是任意内核函数;

H(x,c)=τ(x)exp[‑2πicf(x)]                  (2)式中,τ(x)是复振幅函数,这里满足以下形式:2

σ是均方根宽度,公式中,考虑f(x)=(x‑x0) ,公式变形为:2

H0(x,c)=τ(x)exp[‑2πic(x‑x0) ]                (4)取加权函数p(c)具有以下形式:

将公式和公式代入公式中计算,得到光源平面非均匀辛格关联蓝绿激光波束的交叉谱密度为:

3.据权利要求2所述的一种计算海洋湍流中高阶非均匀辛格蓝绿激光光强的方法,其特征在于,所述步骤2具体为:考虑加权函数p(c)是由N个相同的加权函数卷积而成,即:上式中,p1(c)=p2(c)=…=pN(c);

将计算得N阶非均匀辛格关联蓝绿激光波束在源平面处的交叉谱密度为:

4.据权利要求3所述的一种计算海洋湍流中高阶非均匀辛格蓝绿激光光强的方法,其特征在于,所述步骤3具体为:考虑一束N阶非均匀辛格关联蓝绿激光波束沿z轴向z>0半平面传播,根据广义惠更斯‑菲涅尔衍射积分公式,任意传输平面两空间点(x′1,z)和(x′2,z)之间的交叉谱密度可以由源平面交叉谱密度W0(x1,x2)表示:公式中,函数φ(x′,x,z)表示湍流引起的复相位扰动,角括号表示系综平均。

5.据权利要求4所述的一种计算海洋湍流中高阶非均匀辛格蓝绿激光光强的方法,其特征在于,所述步骤4具体为:*

将函数m展开,即:式中,m=x′1‑x′2,n=x1‑x2,J0是零阶贝塞尔函数,将公式计算并化简得:* 2 2

m=exp{‑P[m+mn+n]}      (11)其中, 表征湍流强度,函数 是海洋湍流折射率波动空间功率谱。

6.据权利要求5所述的一种计算海洋湍流中高阶非均匀辛格蓝绿激光光强的方法,其特征在于,所述步骤5具体为:考虑M=(x′1+x′2)/2和N=x′1‑x′2,并将公式(8)、公式(10)、公式(11)代入中计算得公式(12):其中:

7.据权利要求6所述的一种计算海洋湍流中高阶非均匀辛格蓝绿激光光强的方法,其特征在于,所述步骤6具体为:公式中,我们考虑x′1=x′2=x,此时就得到了N阶非均匀辛格关联蓝绿激光波束在任意传输平面的光强表达式:式中,