非Kolmogorov湍流下拉盖尔-高斯光束传输性能数值研究

涡旋光束可以有效提高通信系统的信道容量, 但大气环境下光通信信道受大气湍流的影响, 因此研究涡旋光束大气湍流传输特性具有重要意义。大气湍流广泛采用Kolmogorov谱模型进行描述, 但对大气湍流的进一步研究表明, 大气湍流还具有非Kolmogorov谱特征。开展了非Kolmogorov谱湍流下涡旋光束传输特性的研究, 基于数值方法研究了湍流内外尺度、广义指数因子、折射率结构常数对拉盖尔-高斯光束在不同传输距离下的螺旋谱分布、拓扑荷探测概率等参量的影响, 仿真结果表明, 拓扑荷探测概率与以上参量密切相关。最后, 提出了一种数值计算涡旋光束闪烁指数的方法, 并据此计算分析了大气湍流对通信误码率的影响。结果表明, 即使在弱湍流中传输至1000 m处, 误码率也很难达到通信要求, 因此有必要采取进一步的相位校正措施。