matlab模拟高斯光束波前相位分布,拉盖尔-高斯光束空间传播波前畸变的RMS评估...

第 26卷第 9期 2015年 9月光电字 ·激 Journal of Optoelectr0nics·Laser Vo1．26 No．9 September 2015 DOI：10．16136／j．joe1．2015．09．0262 拉盖尔一高斯光束空间传播波前畸变的RMS评估杨春勇，丁丽明，张文，侯金，陈少平 (中南民族大学电子信息工程学院，智能无线通信湖北省重点实验室，湖北武汉 430074) 摘要：定量评估拉盖尔一高斯 (LG，Laguerre—GAUSS)光束在大气湍流中传输的相位畸变，对补偿和提高轨道角动量 (OAM ，Orbital angular momentum)自由空间光通信的质量具有重要作用。提出将 Zernike多项式导出的 LG光束波前畸变的均方根 (RMS)作为光束传播的相位畸变评估指标，并在仿真实验中采用分谐波 (SH)随机相位屏模拟大气湍流。通过 Matlab仿真方法对携带不同拓扑荷值的 LG光束在湍流中传输的波前畸变 (WFD)的 RMS进行分析和讨论。仿真结果表明，利用 SH 波法产生的随机相位屏比快速傅里叶变换 (FFT)法更接近实际的大气湍流；受大气湍流影响，LG光束的相位受到破坏，且其损伤程度与光束传输距离、光束携带 0AM 数 z有关；WFD 的 RMS计算结果与相位仿真结果一致，作为算例，0AM 数分别为 z一 1、3和 5的 LG光束传输 500 m后的 WFD的 RMS值依次对应为 0．0040、0．004 9和 0．005 9，显示波前畸变愈加严重；对为 1 的 LG光束，随着传输距离从 500 m增大到 4 500 In，其 WFD的 RMS值由 0．0040增大到 0．005 8，也表明 wFD更加严重。因此，RMS定量评估方法可以较为准确和客观地反映 LG光束 WFD的规律。关键词：拉盖尔一高斯 (LG)光束；轨道角动量 (OAM)；随机相位屏；波前畸变 (WFD) 中图分类号：0436 文献标识码：A 文章编号：1005—0086(2015)09—1814-O8 R2 S evaluation of wavefront distortion for Laguerre-Gauss beams in free-space propagation YANG Chun-yong ，DING Li-ming，ZHANG Wen，HOU Jin，CHEN Shao-ping (Hubei Key Laboratory of Intelligent Wireless Communications，College of Electronic＆ Information Engineering， South-Central University for Nationalities，W uhan 430074，China) Abstract：Quantitative evaluation of phase distortion of Laguerre-Gauss(LG)

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