弱海洋湍流中高斯光束的到达角起伏特性

摘要

海洋湍流引起的到达角（AOA）起伏是影响水下通信和成像系统性能的关键因素。基于通用的海洋湍流光功率谱（OTOPS）,文章采用适用于弱湍流条件的Rytov近似方法推导出高斯光束的波结构函数（WSF）以及AOA起伏方差的全区间解析解，并就上述物理量及空间相干半径（SCR）在大间距（ρ?η,其中，ρ为间距，η为Kolmogorov微尺度）和小间距（ρ?η）渐近区间内的近似解进行了讨论。数值结果表明，当ρ?η时，现有结果在菲涅尔比Λ0=1附近存在较大偏差。在此基础上还分析了AOA起伏方差与ρ/η的关系。在渐近区间ρ?η内，AOA起伏方差几乎不变；当处于区间ρ≈η时，AOA起伏方差急剧减小；当处于渐近区间ρ?η时，AOA起伏方差的下降速度变得逐渐平缓。文章推导得到的结果更加准确并且适用范围更广，利用这些结果可以更好地研究高斯光束在弱海洋湍流中的传播特性。

关键词