海洋湍流外尺度對高斯光束傳輸特性的影響

楊祎，聶歡，王曉波，張建磊，和晗昱，邱曉芬，朱云周

（1 西安郵電大學 電子工程學院，西安 710121）

（2 中國船舶集團公司 第705 研究所，水下信息與控制重點實驗室，西安 710077）

0 引言

水下激光通信克服了水下電磁波通信、水聲通信的一些缺陷，可以實現大數據容量、高數據速率的信息傳輸。真實的海水環境對傳輸光信號的影響是光的吸收散射和湍流效應等因素的綜合作用［1］。吸收效應取決于水的折射率［2］，散射效應基于米氏散射理論通過散射相函數（Henyey Greenstein，HG）描述［3］。基于蒙特卡洛法可對水下無線光通信（Underwater Wireless Optical Communication，UWOC）系統吸收、散射信道的傳輸特性進行研究［4-5］。湍流效應通常基于湍流折射率功率譜模型研究，海洋湍流折射率功率譜是海水折射率在一定空間尺度上的隨機起伏造成的，折射率的波動受到溫度和鹽度波動的共同控制［6］。

相位屏法通常用于湍流信道建模，2017年趙生妹等［7］使用功率譜反演法驗證了海洋湍流相位屏模型的有效性。針對功率譜反演法生成的隨機相位屏低頻分量不足的缺陷，潘孫翔等［8］用次諧波補償法對相位屏進行了改進。牛超君等［9］使用相位屏法仿真了不同海洋湍流參數下光的傳輸特性，與理論計算結果進行了對比。2021年王新光等［10］證明了基于海洋湍流隨機相位屏模型的仿真方法是一種直觀、方便的方法，可通過理論推導或者實驗來研究光在海洋湍流中的傳播特性。因為功率譜反演法產生相位屏的核心在于海洋湍流功率譜模型，目前，通過……