基于偏振相干理论偏振光传输特性研究

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1、合肥工业大学本论文经答辩委员会全体委员审查，确认符合合肥工业大学硕士学位论文质量要求。答辩委员会签名：（工作单位、职称）主席：王煦法中国科技大学教授委员：汪炳兴安徽省软件行业协会高工胡良梅合肥工业大学副教授谢昭合肥工业大学副研究员徐小红合肥工业大学副教授导师：高隽合肥工业大学教授独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得合肥工业大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已

2、在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：冯屾签字日期：2013年4月26日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解合肥工业大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权合肥工业大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：冯屾导师签名：高隽签字日期：2013年04月26日签字日期：2013年04月26日学位论文作者毕业后去向：工作单位：电话：通讯地址：邮编

3、：基于偏振相干理论的偏振光传输特性研究摘要由于大气环境的影响，光束在传输过程中会受到湍流、气溶胶等因素的干扰，其偏振特性会发生改变，即使是在自由空间中传输时，由于相干性诱导等作用，光束的偏振特性同样会发生改变。这对偏振信息技术在遥感探测、目标检测和光通信领域的研究和应用带来困难。因此，研究光束偏振特性的变化规律具有重要的意义。本文基于随机电磁光束的偏振相干统一理论，研究了高斯-谢尔型光束在自由空间以及湍流环境中传输时，其偏振特性的传输变化特性，分析了不同光源和不同湍流强度下，光束的偏振特性在传输过中的变化规律。本文的研究工作主要包括：(1)研究了矢量场体系中随机

4、电磁光束的偏振相干统一理论，分析了利用交叉谱密度矩阵对偏振特性和相干特性进行统一研究的方法。在此基础上，推导了高斯-谢尔型光束的交叉谱密度矩阵函数的解析表征。(2)针对光束在自由空间下的传输问题，研究了光束在自由空间中传输时的偏振矩阵的演化过程，得到偏振度传输的表达式。通过数值仿真分析的方法，模拟了不同光源参数下，光束偏振度传输的变化。仿真结果表明：光束在自由空间中传输时，经过较短距离的传输后，偏振度将以稳定状态进行传输，在满足不变性条件的情况下，传输过程中的偏振度保持不变。(3)针对光束在大气湍流环境下的传输问题，研究了高斯-谢尔型光束在大气湍流中传输时，光束

5、的偏振度传输表达式。通过数值仿真分析了不同光源参数和不同湍流强度下，光束偏振度传输的变化规律。仿真结果表明：光束在通过湍流环境传输时，经过足够长距离的传输时，偏振度将从稳定状态逐渐降低，并不会回到光束的初始值。关键词：偏振相干统一理论；偏振度；自由空间；大气湍流；交叉谱密度矩阵AstudybasedontheunifiedtheoryofcoherenceandpolarizationforthepropertiesofpolarizedbeamstransmissionABSTRACTThepolarizationpropertiesofbeamspropag

6、atinginatmosphericenvironmentwillchangebyturbulence,aerosolsandotherfactors,eveninfreespacetransmission,itwillalsochangeduetothecoherenceinductioneffect.Studythevariationofpolarizationpropagatingpropertiesisthepremiseofcarryingoutpolarizationinformationtechnologyinthefieldofremotesen

7、sing,targetdetection,andopticalcommunicationapplications,therefore,thestudyhasimportantresearchsignificance.Thispaperwasbasedontheunifiedtheoryofpolarizationandcoherenceofstochasticelectromagneticbeams,studiedthevariationofpolarizationcharacteristicsofthebeamswithdifferentparametersa

8、ndpropagatin