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申请/专利权人：西南技术物理研究所

摘要：本发明属于大气光学技术领域，公开了一种基于泽尼克多项式序列的时变大气湍流模拟方法，通过对每一项泽尼克多项式系数添加随时间变化的服从高斯随机分布的噪声因子，得到连续变化的大气湍流相位波前。波前的变化幅度、频率等参数与大气相干长度、大气横向风速及激光作用时间等变量均能建立联系，可为激光大气传输研究提供更加真实的模拟条件。本发明在以泽尼克多项式法生成静态大气湍流相位屏基础上引入时变因子，可构建随时间连续变化的大气湍流相位屏序列，且每帧相位屏的空间分布都能与波前像差对应，可更直观地从时间和空间两个维度展示大气湍流波前像差的变化规律。

主权项：1.一种基于泽尼克多项式序列的时变大气湍流模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，设置大气相干长度r0和光学孔径D，利用泽尼克多项式法生成满足Kolmogorov谱规律的静态大气湍流相位屏，对应的多项式记为： 上式中，ak为各阶多项式Zkr,θ对应的多项式系数，其中两两多项式系数之间的协方差服从某种与大气湍流统计特性相关的规律，N的含义指：使用前N项泽尼克多项式序列进行相位屏拟合；步骤2，根据Tatarski’s模型理论，满足Kolmogorov谱对应的相位屏序列在时域上的相位方差具有高斯随机分布的特性，设置激光作用时间T和大气横向风速v，各阶多项式系数ak的时变系数σk为时间序列上的高斯随机噪声，其服从均值为0，方差为某一设定值的高斯分布，则随激光作用时间T连续变化的大气湍流相位屏多项式修改为： 步骤3，令大气横向风速为v，湍流波前完全掠过口径为D的光学孔径所需的时间时长可表达为Dv；当激光作用时间为T时，对应的大气湍流相位屏序列数目的最小值表示为T·vD；为保持每一帧大气湍流相位屏的Kolmogorov统计特性不被破坏，对每相邻两帧相位屏之间进行插值，通过设置的大气相干长度值r0和光学孔径D确定两帧相位屏之间最少需要插值的帧数为tτ0，结合大气相干时间τ0，得到插值后的大气湍流相位屏总数为： 步骤4，记录生成的总数为Nt的大气湍流相位屏序列，通过改变光学孔径D、大气相干长度r0、大气横向风速v以及激光作用时间T参数重新生成新的相位屏序列，操作步骤按照步骤1～步骤3再次执行。

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