本例為(wèi)一束激光從地基激光器(qì)出發傳輸到近地軌道(dào)上(shàng)的一個(gè)轉換鏡上(shàng)。轉換鏡将激光反射到一個(gè)聚焦鏡上(shàng)，然後這束光打到大(dà)氣層內(nèi)部一個(gè)低(dī)海拔的目标上(shàng)。根據Kolmogorov模型，假設目标值的半徑為(wèi)10cm，就可(kě)以計(jì)算(suàn)大(dà)氣像差。本例中包含了激光擴束器(qì)像差、轉換鏡上(shàng)的像差以及聚焦鏡上(shàng)的像差。
大(dà)氣模型假設的波陣面光譜功率為(wèi)（忽略內(nèi)部和(hé)外部的尺寸限制(zhì)）：
其中W^2 (f)是波陣面的光譜功率，r0為(wèi)可(kě)視(shì)參數(shù)，f是空(kōng)間(jiān)頻率，L0是外部尺寸，Li是內(nèi)部尺寸，這些(xiē)參數(shù)的單位分别為(wèi)rad，m，m-1。由于大(dà)氣像差和(hé)光束擴束器(qì)的像散，斯特列爾比SR=0.34。經過一個(gè)激勵器(qì)影(yǐng)響半徑為(wèi)4.0cm的自适應鏡校(xiào)正後，斯特列爾比為(wèi)0.87。經過全程傳播到達目标後，光斑直徑為(wèi)50cm，剩下56%的能量，相對于沒有(yǒu)自适應鏡時(shí)能量的22%，有(yǒu)了明(míng)顯的提高(gāo)。由于沒有(yǒu)考慮大(dà)氣對光學元件散射效應的衰減效應，所以實際中傳輸到的光更加少(shǎo)。
圖1.地對空(kōng)激光通(tōng)信系統示意圖
表1.關鍵參數(shù)
###激光器(qì)光束初始化
set/alias/off
wavelength/set 1 .48 # 設置激光器(qì)波長
array/set 1 256 # 設置計(jì)算(suàn)初始矩陣大(dà)小(xiǎo)
units/s 1 .1
gauss/c/c 1 1 1.25 # 定義高(gāo)斯光束
clap/cir/con 1 1.25
energy/norm 1 1. # 能量歸一化設置
set/density 64 # 設置畫(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(zhì)激光束初始強度曲線
####激光器(qì)初始光束相位分布如圖1所示：
圖1激光器(qì)光束初始分布
##光束擴束器(qì)（20X）模拟
mirror 1 20 focallength # 擴束器(qì)透鏡1焦距設置為(wèi)20cm.
dist -420 # 透鏡分離
mirror 1 400 focallength #擴束器(qì)透鏡2焦距設置為(wèi)400cm.
abr/ast 1 .2 45 # 光束峰谷像散設置
clap/cir/con 1 25 # 設置孔徑光闌直徑50
phase/random/kolmogorov 1 10. 7 # 光束附加大(dà)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.經過擴束器(qì)及大(dà)氣幹擾後光束相位分布
####光束傳輸至自适應鏡
adapt 1. 4. # 自适應鏡對光束的曲率半徑影(yǐng)響為(wèi)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
####光束經過自适應鏡之後的相位分布如圖3
圖3.光束經過自适應鏡校(xiào)正之後的相位分布
####光束傳輸至轉換鏡
dist 5e7 #光束傳輸500km至轉換鏡
title 4: irradiance at relay mirror before aperture
plot/watch ex26_4.plt
plot/liso xr=300 yr=300 nsl=64
####光束到達轉換鏡前的相位分布如圖4所示：
圖4.光束到達轉換鏡前的相位分布
####光束傳輸經過轉換鏡
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
####光束經過轉換鏡後相位分布如圖5所示：
圖5.光束經過轉換鏡後相位分布
####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
####光束經過聚焦鏡傳輸至聚焦靶面後相位分布
phase/random 1 .1 50 # 聚焦鏡附加随機像差
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後相位分布如圖7所示：
圖7.光束傳輸至聚焦靶面後相位分布
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