本例為一束激光從地基激光器出發(fā)傳輸?shù)浇剀壍郎系囊粋�(gè)轉(zhuǎn)換鏡上。轉(zhuǎn)換鏡將激光反射到一個(gè)聚焦鏡上，然后這束光打到大氣層內(nèi)部一個(gè)低海拔的目標(biāo)上。根據(jù)Kolmogorov模型，假設(shè)目標(biāo)值的半徑為10cm，就可以計(jì)算大氣像差。本例中包含了激光擴(kuò)束器像差、轉(zhuǎn)換鏡上的像差以及聚焦鏡上的像差。
其中W^2 (f)是波陣面的光譜功率，r0為可視參數(shù)，f是空間頻率，L0是外部尺寸，Li是內(nèi)部尺寸，這些參數(shù)的單位分別為rad，m，m-1。由于大氣像差和光束擴(kuò)束器的像散，斯特列爾比SR=0.34。經(jīng)過(guò)一個(gè)激勵(lì)器影響半徑為4.0cm的自適應(yīng)鏡校正后，斯特列爾比為0.87。經(jīng)過(guò)全程傳播到達(dá)目標(biāo)后，光斑直徑為50cm，剩下56%的能量，相對(duì)于沒(méi)有自適應(yīng)鏡時(shí)能量的22%，有了明顯的提高。由于沒(méi)有考慮大氣對(duì)光學(xué)元件散射效應(yīng)的衰減效應(yīng)，所以實(shí)際中傳輸?shù)降墓飧由佟?/div>
圖1.地對(duì)空激光通信系統(tǒng)示意圖
表1.關(guān)鍵參數(shù)
###激光器光束初始化
set/alias/off
wavelength/set 1 .48 # 設(shè)置激光器波長(zhǎng)
array/set 1 256 # 設(shè)置計(jì)算初始矩陣大小
units/s 1 .1
gauss/c/c 1 1 1.25 # 定義高斯光束
clap/cir/con 1 1.25
energy/norm 1 1. # 能量歸一化設(shè)置
set/density 64 # 設(shè)置畫(huà)圖線條密度
title 1: starting laser distribution
plot/watch ex26_1.plt
plot/liso nsl=64 xr=1.5 yr=1.5 # 繪制激光束初始強(qiáng)度曲線
####激光器初始光束相位分布如圖1所示：
圖1激光器光束初始分布
##光束擴(kuò)束器（20X）模擬
mirror 1 20 focallength # 擴(kuò)束器透鏡1焦距設(shè)置為20cm.
dist -420 # 透鏡分離
mirror 1 400 focallength #擴(kuò)束器透鏡2焦距設(shè)置為400cm.
abr/ast 1 .2 45 # 光束峰谷像散設(shè)置
clap/cir/con 1 25 # 設(shè)置孔徑光闌直徑50
phase/random/kolmogorov 1 10. 7 # 光束附加大氣像差
strehl
title 2: phase after beam expander and atmoshpheric turbulence
plot/watch ex26_2.plt
plot/liso/phase xr=30 yr=30 nsl=64 min=-6 max=6
圖2.經(jīng)過(guò)擴(kuò)束器及大氣干擾后光束相位分布
####光束傳輸至自適應(yīng)鏡
adapt 1. 4. # 自適應(yīng)鏡對(duì)光束的曲率半徑影響為4cm
strehl
title 3: phase after adaptive optic correction
plot/watch ex26_3.plt
plot/liso/phase xr=30 yr=30 nsl=64 min=-6 max=6 2
####光束經(jīng)過(guò)自適應(yīng)鏡之后的相位分布如圖3
圖3.光束經(jīng)過(guò)自適應(yīng)鏡校正之后的相位分布
####光束傳輸至轉(zhuǎn)換鏡
dist 5e7 #光束傳輸500km至轉(zhuǎn)換鏡
title 4: irradiance at relay mirror before aperture
plot/watch ex26_4.plt
plot/liso xr=300 yr=300 nsl=64
####光束到達(dá)轉(zhuǎn)換鏡前的相位分布如圖4所示：
圖4.光束到達(dá)轉(zhuǎn)換鏡前的相位分布
####光束傳輸經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換鏡
clap/cir/con 1 75 # aperture of 1.5 m. dia. for relay
title 5: irradiance at relay mirror after aperture
plot/watch ex26_5.plt
plot/liso xr=300 yr=300 nsl=64
mirror 1 3e8 foc
abr/ast 1 .3 90
####光束經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換鏡后相位分布如圖5所示：
圖5.光束經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換鏡后相位分布
####光束傳輸至聚焦鏡
dist 3e8 #光束傳輸3000km至聚焦鏡
clap/cir/con 1 200 # 聚焦鏡孔徑直徑4m
energy
title 6: irradiance on focusing mirror
plot/watch ex26_6.plt
plot/liso xr=300 yr=300 nsl=64
####光束傳輸至聚焦鏡相位分布如圖6所示：
圖6.光束傳輸至聚焦鏡相位分布
####光束經(jīng)過(guò)聚焦鏡傳輸至聚焦靶面后相位分布
phase/random 1 .1 50 # 聚焦鏡附加隨機(jī)像差
mirror 1 5e7 focallength # 聚焦鏡焦距500km
dist 5e7 # 傳輸至靶面
clap/cir/con 1 25 # 設(shè)置出瞳孔徑直徑50cm
energy
title 7: target irradiance inside 50 cm.
plot/watch ex26_7.plt
plot/liso xr=50 yr=50 nsl=64
end
####光束傳輸至聚焦靶面后相位分布如圖7所示：
圖7.光束傳輸至聚焦靶面后相位分布
