旋转相位屏的动态大气湍流数值模拟和验证方法

李盾; 宁禹; 吴武明; 孙全; 杜少军

doi:10.3788/IRLA201746.1211003

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旋转相位屏的动态大气湍流数值模拟和验证方法

李盾, 宁禹, 吴武明, 孙全, 杜少军

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李盾, 宁禹, 吴武明, 孙全, 杜少军. 旋转相位屏的动态大气湍流数值模拟和验证方法[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(12): 1211003-1211003(7). doi: 10.3788/IRLA201746.1211003

引用本文:

Li Dun, Ning Yu, Wu Wuming, Sun Quan, Du Shaojun. Numerical simulation and validation method of atmospheric turbulence of phase screen in rotation[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(12): 1211003-1211003(7). doi: 10.3788/IRLA201746.1211003

Citation:

Li Dun, Ning Yu, Wu Wuming, Sun Quan, Du Shaojun. Numerical simulation and validation method of atmospheric turbulence of phase screen in rotation[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(12): 1211003-1211003(7). doi: 10.3788/IRLA201746.1211003

旋转相位屏的动态大气湍流数值模拟和验证方法

doi: 10.3788/IRLA201746.1211003

1.
国防科学技术大学光电科学与工程学院,湖南长沙 410073

基金项目:

国家自然科学基金（11504424，61505257，61378065）

详细信息

作者简介:
李盾(1994-),男,硕士生,主要从事大气光学及自适应光学方面的研究。Email:dunli94@163.com

中图分类号: O439

Numerical simulation and validation method of atmospheric turbulence of phase screen in rotation

1.
College of Optoelectric Science and Engineering,National University of Defense Technology,Changsha 410073,China

摘要: 利用功率谱反演加次谐波的方法模拟产生了符合Kolmogorov统计规律的大气湍流畸变波前相位屏，重点分析了所生成的相位屏在旋转使用情形下的统计特性，为后续的相位屏旋转应用实验奠定了理论基础。通过子相位屏组相位结构函数及大气相干长度数值模拟结果与理论值的对比，对子相位屏组的统计特性进行了验证，并对模拟结果与理论值存在的差异进行了分析。结果表明，用功率谱反演加次谐波方法得到的随机相位屏是正确的，在旋转使用情形下，子相位屏组的相位结构函数与理论结果整体符合，但低频成分仍存在较大的偏差，其大气相干长度模拟计算结果较设计值偏大。
- 旋转特性 /
- 大气湍流 /
- 相位屏 /
- 数值模拟
Abstract: Atmosphere turbulence wavefront distortion phase screen (PS) according with Kolmogorov statistical law was implemented in simulation using power spectrum inversion method with subharmonics, then the statistical properties of generated PS were mainly analyzed in rotation, laying the theoretical foundation for the subsequent PS rotating application experiments. Statistical properties of sub-PSs were verified by comparing the numerical simulation results of phase structure function and atmospheric coherent length with that of theoretical values, the differences between simulated results and theoretical ones were also analyzed. The experiment result shows that the random PS obtained by power spectrum inversion method is correct, when PS is used in rotating situation, the phase structure functions of sub-PSs accord with theoretical results in principle though there is still large deviation in low-frequency component, while the simulated atmospheric coherent lengths are bigger than the theoretical values.
- rotation properties /
- atmospheric turbulence /
- phase screen /
- numerical simulation

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旋转相位屏的动态大气湍流数值模拟和验证方法

doi: 10.3788/IRLA201746.1211003

1. 国防科学技术大学光电科学与工程学院,湖南长沙 410073

作者简介:
李盾(1994-),男,硕士生,主要从事大气光学及自适应光学方面的研究。Email:dunli94@163.com

收稿日期: 2017-04-10
修回日期: 2017-05-20
刊出日期: 2017-12-25

基金项目:

国家自然科学基金（11504424，61505257，61378065）

中图分类号: O439

关键词:

摘要: 利用功率谱反演加次谐波的方法模拟产生了符合Kolmogorov统计规律的大气湍流畸变波前相位屏，重点分析了所生成的相位屏在旋转使用情形下的统计特性，为后续的相位屏旋转应用实验奠定了理论基础。通过子相位屏组相位结构函数及大气相干长度数值模拟结果与理论值的对比，对子相位屏组的统计特性进行了验证，并对模拟结果与理论值存在的差异进行了分析。结果表明，用功率谱反演加次谐波方法得到的随机相位屏是正确的，在旋转使用情形下，子相位屏组的相位结构函数与理论结果整体符合，但低频成分仍存在较大的偏差，其大气相干长度模拟计算结果较设计值偏大。