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湍流效應

鎖定
大氣層中空氣密度的無規則起伏稱為大氣湍流。湍流對光束傳輸的影響稱為湍流效應。在地球表面,熱空氣上升,冷空氣下沉,形成空氣對流。這樣,在大氣中各點的温度和密度是無規則變化的,這種變化隨高度和風速而不同,變化較為劇烈時形成湍流。而大氣的折射率取決於密度,因此大氣的折射率也隨空間和時間作無規則的變化,從而形成了大氣湍流效應。湍流效應主要表現為強度起伏;相位起伏(光束相位的不穩定,即相位的空間起伏和相位的時間起伏)和方向起伏(光束在大氣中傳輸時,發生偏離某一固定方向的隨機性波動)。
中文名
湍流效應
外文名
Turbulence effects
解    釋
湍流對光束傳輸的影響
主要表現
強度起伏;相位起伏和方向起伏

湍流效應效應照片

德國馬克斯·普朗克綜合技術系統動力學研究所、美國康奈爾大學、法國國家科研中心實驗室、丹麥裏索國家實驗室的專家成功觀察到,在強湍流情況下粒子是如何運動的,實驗是利用專門研製的高速照相機系統進行的。
在所示照片中表示某些粒子在湍流中的軌跡,圖中的顏色表示粒子的速度,藍色表示粒子緩慢的速度,紅色表示快速,綠色表示中等速度。在另一幅照片中表示在湍流中移動的大量聚苯乙烯小球(直徑25微米),照片是在綠色激光照明下拍攝的。
觀察到的粒子性能很符合巴特切羅爾條件,根據巴特切羅爾條件能描述地球上幾乎全部的湍流運動。另外,在渦流中從一個地方流出的粒子分離實際要比理論上緩慢很多。

湍流效應影響通信

大氣湍流效應造成大氣折射率的隨機起伏,使接收光信號閃爍、漂移,相當於引入了很大的隨機噪聲,使誤碼率增加。
大氣湍流效應引起的接收光信號閃爍,可以用多光束同步發射和大孔徑光學接收天線來減少其影響。多光束同步發射是用幾個不同位置(相距200mm左右)的激光器發送同樣的信息,此舉顯然能夠增加信號的可靠性,但成本也會相應增加。