[發(fā)明專利]一種探測(cè)大氣湍流結(jié)構(gòu)常數(shù)的方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810420693.8
• 申請(qǐng)日: 2018-05-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108760226B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-01-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐勇根;楊婷;王曉艷;張筆靈
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西華大學(xué)
• 主分類號(hào): G01M9/06
• 分類號(hào): G01M9/06
• 代理公司: 11246 北京眾合誠(chéng)成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 夏艷

1.一種探測(cè)大氣湍流結(jié)構(gòu)常數(shù)裝置，其特征在于，包括：

激光發(fā)生器(1)、光學(xué)發(fā)射天線(2)、光學(xué)接收天線(3)、偏振度測(cè)試儀(4)、數(shù)據(jù)處理器(5)；

從所述激光發(fā)生器(1)發(fā)出的電磁光束經(jīng)過(guò)光學(xué)發(fā)射天線(2)準(zhǔn)直擴(kuò)束后發(fā)射，發(fā)射出的電磁準(zhǔn)直光束通過(guò)大氣湍流后被光學(xué)接收天線(3)接收，電磁準(zhǔn)直光束通過(guò)偏振度測(cè)試儀(4)，偏振度測(cè)試儀(4)獲取測(cè)試數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理器(5)根據(jù)偏振度測(cè)試儀獲取的數(shù)據(jù)計(jì)算得到大氣湍流結(jié)構(gòu)常數(shù)；

所述偏振度測(cè)試儀(4)獲取的數(shù)據(jù)包括：電磁光束偏振度P、電磁光束初始偏振度P₀；

所述數(shù)據(jù)處理器(5)根據(jù)以下公式計(jì)算得到大氣湍流結(jié)構(gòu)常數(shù)：

C_n²為大氣湍流結(jié)構(gòu)常數(shù)，f[P,W(ρ₁,ρ₂,z)]表示電磁光束偏振度P和交叉譜密度函數(shù)W(ρ₁,ρ₂,z)的函數(shù)關(guān)系式，而交叉譜密度函數(shù)W(ρ₁,ρ₂,z)＝W(P₀,l₀,ω₀,n,λ,δ_xx,δ_yy,z)為包含初始偏振度P₀、大氣湍流內(nèi)尺度l₀、束腰ω₀、光束階數(shù)n、波長(zhǎng)λ、x方向和y方向的相干長(zhǎng)度δ_xx和δ_yy、及傳輸距離z的函數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探測(cè)大氣湍流結(jié)構(gòu)常數(shù)裝置，其特征在于，所述激光發(fā)生器(1)為Nd:YAG激光器、CO₂激光器、半導(dǎo)體激光器、光纖激光器或He-Ne激光器。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探測(cè)大氣湍流結(jié)構(gòu)常數(shù)裝置，其特征在于，所述光學(xué)發(fā)射天線(2)為開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡，或伽利略望遠(yuǎn)鏡。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探測(cè)大氣湍流結(jié)構(gòu)常數(shù)裝置，其特征在于，所述光學(xué)接收天線(3)為卡塞格倫望遠(yuǎn)鏡，或牛頓望遠(yuǎn)鏡，或格里高利望遠(yuǎn)鏡，或開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡，或伽利略望遠(yuǎn)鏡。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的探測(cè)大氣湍流結(jié)構(gòu)常數(shù)裝置，其特征在于，所述偏振度測(cè)試儀(4)為DOP-201偏振度測(cè)試儀，或PAX5700系列偏振測(cè)試儀，或EPTS01偏振度測(cè)試儀。

6.一種探測(cè)大氣湍流結(jié)構(gòu)常數(shù)方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)將激光發(fā)生器發(fā)出的電磁光束經(jīng)過(guò)光學(xué)發(fā)射天線準(zhǔn)直擴(kuò)束后發(fā)射，使發(fā)射出的電磁準(zhǔn)直光束通過(guò)大氣湍流后被光學(xué)接收天線接收；

(2)將光學(xué)接收天線接收到的電磁準(zhǔn)直光束通過(guò)偏振度測(cè)試儀；

(3)利用偏振度測(cè)試儀所測(cè)得的數(shù)值來(lái)探測(cè)大氣湍流結(jié)構(gòu)常數(shù)的值；

所述電磁光束為部分相干矢量光束，電磁光束的偏振度與大氣湍流結(jié)構(gòu)常數(shù)滿足以下函數(shù)表達(dá)式：

C_n²為大氣湍流結(jié)構(gòu)常數(shù)，f[P,W(ρ₁,ρ₂,z)]表示電磁光束偏振度P和交叉譜密度函數(shù)W(ρ₁,ρ₂,z)的函數(shù)關(guān)系式，而交叉譜密度函數(shù)W(ρ₁,ρ₂,z)＝W(P₀,l₀,ω₀,n,λ,δ_xx,δ_yy,z)為包含初始偏振度P₀、大氣湍流內(nèi)尺度l₀、束腰ω₀、光束階數(shù)n、波長(zhǎng)λ、x方向和y方向的相干長(zhǎng)度δ_xx和δ_yy、及傳輸距離z的函數(shù)。