差分波前激光雷达探测大气湍流廓线仿真

• 作者: 王彩玉 苑克娥 时东锋 黄见 陈欣欣 杨威 查林彬
• 来源期刊: 光学学报
• 关键词: 大气光学 差分波前激光雷达 波光学模拟 湍流相位屏 非相干成像 大气折射率结构常数
• 年，卷（期）: 2021,（10）
• 所属期刊栏目: 大气光学与海洋光学|Atmospheric Optics and Oceanic Optics
• 页码范围: 9-17
• 页数: 9页
• 分类号: O436
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/AOS202141.1001002

摘要

差分波前激光雷达是基于双孔望远镜探测的激光回波波前差分抖动方差来探测大气光学湍流强度的雷达系统.为评估与优化系统探测大气湍流的性能,进行了数值仿真.基于波动光学理论、大气湍流相位屏模型和大气消光模型来模拟激光在垂直大气路径上的传输,并结合网格采样的优化设计,得到了激光光束在传播路径上不同位置的光强分布.利用非相干光源成像原理,根据不同传输路径处的后向散射光强分布得到了探测器上两个光斑图像的分布信息.根据仿真结果,随着湍流强度的提高,光束波前畸变程度加深.成像光斑直径随着探测高度的增大而减小,探测高度为10 km时,成像光斑直径减小到2.45×10-4m.通过对比仿真的反演结果与仿真输入的HV5/7(Hufnagel-Valley 5/7)的结果,发现两者具有较高的一致性,这初步证明差分波前激光雷达探测大气湍流的原理及方法的可靠性.