[发明专利]大气湍流模拟器

说明书

本申请公开了一种大气湍流模拟器，包括光源、目标、第一透镜单元、分光单元、空间光调制器、第一光阑单元、第二透镜单元和探测器，光源产生的光束经过目标，通过第一透镜单元变成平行光束，平行光束再通过分光单元透射，再经过空间光调制器反射和分光单元反射后，光束进入第一光阑单元被限制光束直径，再通过第二透镜单元变成像方远心的光束，聚焦在探测器上成像，实现对目标在不同大气湍流环境下的探测。本申请提供的大气湍流模拟器具有稳健性，不仅可以实现大气条件的变化还可以实现传播距离的变化，从而使系统装置更加灵活且实用。

技术领域

本申请涉及大气光学领域，尤其涉及一种大气湍流模拟器。

背景技术

大气湍流是一种非均匀无序介质，随着科学技术的不断进步，大气光学与光通信技术领域也取得了长足进步。当光在大气湍流中传输时，湍流引起的折射率变化导致光束传输质量发生衰减，从而造成漂移，扩展，闪烁等一系列变化，制约了大气光通信的发展，因此对于激光在大气湍流中的传输有必要展开针对性的研究，进一步分析大气湍流对光电系统的影响因素。

针对上述研究工作，目前已经考虑的一种途径是进行现场实验，但是由于大气光学特殊的情况，现场实验不仅费时费力，而且现场实验的成本非常高，最重要的是现场实验的实验条件难以重复确认，实验数据采集难度也非常大，因此现场实验的方法没有被广泛采用。另一种方法是利用气体或者液体来模拟大气湍流。其原理是利用气体或液体本身对流来模拟大气湍流，原理简单，但是具有散热困难，强度难以控制，重复性较差等缺点；还有一种方法是基于微加工技术的相位屏来模拟大气湍流，其原理是将湍流的相位畸变刻蚀在玻璃基板上，然后通过旋转相位屏来模拟大气湍流，其缺点是相位变化固定，旋转波面具有周期性，这与实际情况有较大的差距。

此外，近年来随着液晶技术的发展，也有人提出利用液晶的电光特性来进行大气湍流的模拟，一般通过改变电压来改变液晶的折射率。由于液晶空间光调制器具有成本低，动态可调制，可编程驱动等优点，液晶空间光调制器越来越成为大气湍流模拟器将来的技术发展趋势之一。国内外已有多家机构都展开了这方面的研究工作，并取得了一定的成果，成功利用液晶空间光调制器模拟了大气湍流。

液晶空间光调制器分为透射式和反射式。虽然反射式液晶空间光调制器较透射式有更好的精度和能量利用率，能够提高湍流模拟装置的有效性，但由于反射的特性会改变光路，并且对于入射角度有着严格的要求，所以这对于实现对湍流的真实模拟，并做到模拟物和真实物的各种物理指标和参数的一一对应，产生了更多的约束和限制。这使得反射式液晶空间光调制器的使用面临着困难和挑战。

发明内容

本申请的目的在于提供一种低成本、高精度、动态可调制、可编程的大气湍流模拟器。

本申请解决的技术问题是：基于反射式液晶空间光调制器的大气湍流模拟器，可以在不同的湍流条件和传播距离下模拟光束传播，不仅可以实现大气条件的变化还可以实现传播距离的变化，从而使系统装置更加灵活且实用。

为了达成本申请的目的，本申请提出反射式液晶空间光调制器的大气湍流探测模拟器解决技术问题的技术方案：包括光源、目标、第一透镜单元、分光单元、空间光调制、第一光阑单元、第二透镜单元和探测器，其中：

光源，用于产生扫描所述目标的第一探测光束；

第一透镜单元，所述第一透镜单元接收扫描所述目标后的第一探测光束，并产生所述目标各个视场中的平行光束；

分光单元，设置在所述平行光束的光路中；

空间光调制器，用于接收经过所述分光单元的平行光束，并在空间光调制器的工作面上发生反射形成回波光信号；

第一光阑单元，设置在所述回波光信号的光路中；

第二透镜单元，用于接收并聚焦经过所述第一光阑的回波光信号；

探测器，接收经过所述第二透镜单元聚焦的所述回波光信号。