2.蒙特卡洛相位屏

大气折射率变化是一个随机的过程,通过大气的光程长度也同样是随机的。因此,湍流模型仅给出统计平均值,如折射率变量的结构函数和功率谱。

建立大气相位屏的问题就是产生随机过程独立表达式的问题,即相位屏的建立是通过把计算机产生的随机数变换为采样点网格上的两维相位值阵列来实现的,相位值阵列具有与湍流引起的相位变化相同的统计特性。

为了在有限的网格上生成相位屏,相位通常被写成各种基底函数的权重加和,常用于这一目的的基组为泽尔尼克多项式和傅里叶数列(FS),这两种基组各有优缺点。

(一)FT方法——最普遍的相位屏生成方法

湍流诱导光学相位为

改写成傅里叶级数

傅里叶系数Cn,m 服从具有零平均值和方差的环形复高斯统计,其中傅里叶系数Cn,m 的方差推导过程如下:

将9.78带入到9.77,可得如下结果

其中如下为改进的von-karman refractive-index PSD’s  ,单位为cycles/m

总结程序过程:首先利用MATLAB的randn函数,生成零平均值和单位方差的高斯随机数,然后乘以(9.79)给出的方差均根值便得到了傅里叶系数Cn,m的随机曲线。进而利用二维DIFT得到相位屏。详细代码见ft_sh_phase_screen子函数。

(二)分谐波强化的FT方法——

上述FT方法中采用的二维DIFT不能生成准确的相位屏,最大偏差发生在大空间间隔处,即低空间频率处。——由(9.51)生成的相位PSD在较低空间频率具有很高的功率。实际上很多文献表明经常不能对足够低的空间频率进行采样来准确表征低阶模式,如倾斜。

基本原理:首先采用上述二维DIFT法生成相位屏,然后在相位屏中间的低频处这一小范围内采用分谐波法生成低频相位屏,即利用多个分谐波的和得到相位屏中间的低频处的相位,相应低频处相位的公式如下。详细代码见ft_phase_screen子函数。

注:分谐波是指频率等于一个周期性振荡基频的整分数的正弦分量。例如,频率等于基频二分之一的波称为二次分谐波,三分之一的波称为三次分谐波等。

Day6 Numerical simulation of optical wave propagation之通过随机介质(如大气湍流)的传播(二)的更多相关文章

  1. Day7 Numerical simulation of optical wave propagation之通过随机介质(如大气湍流)的传播(三)

    三  执行湍流仿真 基本参数设置: 光场条件:波长wvl,源平面的光场U 传播几何结构:观察面孔径尺寸D2,传播距离Dz 湍流条件:大气折射率结构常数Cn2 1. 准备工作 确定传播几何结构 (程序: ...

  2. Day5 Numerical simulation of optical wave propagation之通过随机介质(如大气湍流)的传播(一)

    一 分步光束传播方法 到目前为止,人们已经设计出传播算法,用于模拟通过真空和通过可用光线矩阵描述的简单光学系统的传播. 其中分步光束传播方法除了描述上述传播过程,还有更复杂的应用,包括:部分时间和空间 ...

  3. Day1 Numerical simulation of optical wave propagation之标量衍射理论基本原理(一)

    <Numerical simulation of optical  wave propagation>内容 1. 介绍光波传输的基础理论.离散采样方法.基于MATLAB平台的编码实例以及具 ...

  4. Day4 Numerical simulation of optical wave propagation之数字傅里叶变换

    标量衍射理论是波动光学模拟的物理基础.这一理论基础的结果是将电磁波在真空中的传播作为线性系统进行处理. 对于单色波,系统观察平面的电场矢量是源平面电场矢量和自由空间脉冲响应的卷积. 因此,线性系统理论 ...

  5. Day3 Numerical simulation of optical wave propagation之标量衍射理论基本原理(三)

    3.标量衍射理论 光源通常不是简单地平面.球面或高斯光束波.对于更一般的情况,必须使用更老练的方法来求解标量赫姆霍兹方程,需要利用格林定理并灵活使用边界条件. 基本问题:给定源平面光场U(x1,y1) ...

  6. Day2 Numerical simulation of optical wave propagation之标量衍射理论基本原理(二)

    2.麦克斯韦方程组的简单行波解 讨论通过线性.各向同性.均匀.无色散.无限电荷和电流的电介质材料的光波传输.在这种情况下,介质具有如下属性: (1)推导获得波动方程( 由麦克斯韦方程组导出的.描述电磁 ...

  7. 【转载】PMC/PEC Boundary Conditions and Plane Wave Simulation

    原文链接 PMC/PEC Boundary Conditions and Plane Wave Simulation (FDTD) OptiFDTD now has options to use Pe ...

  8. Visualizing wave interference using FireMonkey(很美)

      Visualizing wave interference using FireMonkey By: Anders Ohlsson Abstract: This article discusses ...

  9. 标签传播算法(Label Propagation Algorithm, LPA)初探

    0. 社区划分简介 0x1:非重叠社区划分方法 在一个网络里面,每一个样本只能是属于一个社区的,那么这样的问题就称为非重叠社区划分. 在非重叠社区划分算法里面,有很多的方法: 1. 基于模块度优化的社 ...

随机推荐

  1. IO通信模型(二)同步非阻塞模式NIO(NonBlocking IO)

    同步非阻塞模式(NonBlocking IO) 在非阻塞模式中,发出Socket的accept()和read()操作时,如果内核中的数据还没有准备好,那么它并不会阻塞用户进程,而是立刻返回一个信息.也 ...

  2. MySql 注意点

    每条操作语句的结束都要加:(遇到:就会执行操作) DELIMITER 其实本身相当 :当存储过程中包含:的时候,就需要用 DELIMITER 来区分 我们会经常看到 DELIMITER $$ 或者DE ...

  3. git合并两个不同的仓库

    目前开发是2个仓库,线上仓库online_a(对应的branch分支为online),测试环境online_b(对应的branch分支为demo),测试环境需要时刻保持onine_a上的最新稳定稳定代 ...

  4. asp.net DES加密解密

    数据加密标准DES加密算法是一种对称加密算法,DES 使用一个 56 位的密钥以及附加的 8 位奇偶校验位,产生最大 64 位的分组大小.这是一个迭代的分组密码,使用称为 Feistel 的技术,其中 ...

  5. vue中的路由的跳转的参数

    vue中的路由跳转传参 params 与 query this.$router.push({ name:"detail", params:{ name:'nameValue', c ...

  6. DOM简单梳理

    DOM(Document Object Model)是一套对文档的内容进行抽象和概念化的方法. 当网页被加载时,浏览器会创建页面的文档对象模型(Document Object Model). HTML ...

  7. jsp基础语言-jsp异常

    JSP异常 jsp页面执行时会出现两种异常,实际是javax.servlet.jsp包中的两类异常JsError和JspException. 1.JsError 在jsp文件转换成servlet文件时 ...

  8. 点击checkbox后,$(this).attr('checked')得到的值不会发生改变

    这两天遇到一个问题,就是在点击checkbox后,$(this).attr('checked')得到的值要么是undefined,要么是checked,同一个表单一直点击却一点都不会发生改变,调试了一 ...

  9. idea打jar包并部署java web项目

    1.idea打jar包 (idea提供界面是jar包方式) 点击package,结束就OK,jar包一般放在target里面 部署项目 1.停止之前的服务: 查到到java的所有进程:ps -ef|g ...

  10. 前端js面向对象编程以及封装组件的思想

    demo-richbase 用来演示怎么使用richbase来制作组件的例子 作为一名前端工程师,写组件的能力至关重要.虽然javascript经常被人嘲笑是个小玩具,但是在一代代大牛的前仆后继的努力 ...