[拼音]：guangbo zai tuanliu daqi zhong de chuanbo

[外文]：optical wave propagation in turbulent atmosphere

光波在大气中的传播过程，除了受到气体分子、云雾降水和气溶胶粒子的散射和吸收以外，还受到大气折射率不均匀的结构（湍流区）的散射。大气折射率不均匀的结构，使光波的侧向散射和后向散射都比较弱，而前向散射则比较强。当接收器沿光线对准光源时，前向散射波的随机变化，使接收到的光波，无论振幅或相位等参数，都产生随机起伏，这些现象，统称为光波传播的湍流效应。它们包括：

（1）强度起伏，②相位起伏，③光束扩展。

又称闪烁，如星光闪烁和激光闪烁等。它是由光波振幅的随机变化所引起的，通常用对数光强的起伏来表征。按电磁波在湍流大气中传播的小扰动近似理论(见电磁波在湍流大气中的传播)，在局部各向同性的均匀湍流场中（见大气湍流，对数光强起伏的方差为αC娾k7/6l11/6，其中C娾为大气折射率结构常数，k为光的波数；l为传播路径长度。系数α与波束的类型有关：对于平面波和球面波，α 分别为1.23和0.50;对于激光束状波，α 介于此两者之间。在非各向同性的不均匀湍流场中，对数光强方差和湍流强度与路径的分布有关。实验发现，对数光强方差有和湍流强度相对应的日变化，一般在夜间较小，白天较大。但当达到2.5这一临界值以后，不论湍流如何加强，传播的路径如何延长，此方差都逐渐趋于常数，甚至还有下降的趋势。这个现象叫作闪烁的饱和效应。加大接收孔径，可以有效地减轻闪烁效果，这就是闪烁的孔径平滑效应。光强起伏的空间相关函数与路径上的湍流状态有关，相关距离大约为量级（λ为波长）。闪烁的频谱与传播路径上风速的横向分量有关，峰值频率等于横向风速与之比， 主要的频谱成分集中在1～100赫兹低频范围。

能引起星象的抖动和激光光斑的漂移。不但如此，它还破坏了激光空间的相干性，使相干检测的效率下降。相位起伏是大尺度的大气折射率不均匀的结构所造成的。按照小扰动近似理论，相位起伏结构函数和两个接收点间距离的5/3次方成正比。

大气折射率不均匀的结构，引起光束发散角加大，因而在光学系统接收器的焦点上，激光光束所形成的光斑，比没有湍流时要大，这种现象叫作散焦。它影响了光学系统聚焦的能力和成象的质量。

参考书目

R.S.Lawrence，J.W.Strohbehn，A Survey of Clear-Air Propagation Effects Relevant to Optical Communications，Proceedings of the IEEE，Vol.58，No.10，pp.1523～1545，1970.

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