概述 |&+o^
d9fC<Tp 激光在大氣中傳輸時部分能量被空氣中的分子和氣溶膠吸收。被吸收的熱量將空氣加熱,導致氣壓上升,空氣膨脹,空氣密度降低,折射率下降,形成一個負透鏡,使激光束發(fā)散。當存在側向風時,下風區(qū)空氣密度降低,因而下風區(qū)的折射率減小,形成特有的彎向上風區(qū)的光束分布,使光束畸變、彎曲和發(fā)散,劣化光束質(zhì)量。這就是熱暈效應。它是激光在大氣中傳輸時所面臨的嚴重問題之一。 mI-]/: fP
1[[3i 圖1.熱暈效應成因示意圖
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2 系統(tǒng)描述 ;>EM[u
7hD>As7`/ 本例介紹了模擬激光在大氣中傳輸時熱暈效應對應的bloom命令的使用。描述熱暈的基本方程包括波動方程和流體力學方程。首先由Maxwell方程得到激光波動方程,再結合流體力學中的三個守恒定律——質(zhì)量守恒定律、動量守恒定律、能量守恒定律得到描述熱暈效應的方程。對于理想氣體,在等壓近似下得到: 2/\r)$
2i o4F2%0gJ &ZlVWK~v 本例對比了三種情況下的激光遠場分布:(1)沒有大氣像差和熱暈效應下的遠場光強分布;(2)沒有大氣像差但有熱暈效應下的遠場光強分布;(3)同時考慮大氣像差和熱暈下的遠場分布。通過對比我們會發(fā)現(xiàn)熱暈效應會使光束焦點前移,焦斑沿垂直光軸方向發(fā)生位移,焦斑畸變,尺寸變大。 3</_c1~ -8ywO"6
模擬結果 jKAEm bQg:zww 圖1.不含大氣像差和熱暈效應的遠場分布,此時光束的焦點在4km處,光斑尖銳。