[发明专利]一种基于环形阵列艾里高斯光束的远场聚焦能力提高方法

说明书

本发明提出一种基于环形阵列艾里高斯光束的远场聚焦能力提高方法，其中包括，获取艾里光束，将艾里光束经高斯光阑调制后得到艾里高斯光束；将多个艾里高斯光束按第一预设半径的环形均匀分布排列，建立第一环形阵列艾里高斯光束模型；将多个艾里高斯光束按第二预设半径的环形均匀分布排列，建立第二环形阵列艾里高斯光束模型；将第一环形阵列艾里高斯光束模型与第二环形阵列艾里高斯光束模型进行嵌套处理，以建立双环形阵列艾里高斯光束理论模型；通过双环形阵列艾里高斯光束理论模型增大远场聚焦区间长度和提升远场聚焦区域能量。本发明能够有效提升激光通信传输速率、激光雷达探测精度、激光传能效率。

技术领域

本发明属于激光通信、雷达、传能领域，具体涉及一种采用环形阵列艾里高斯光束增大远场聚焦区间长度和提升远场聚焦区域能量的方法。

背景技术

科技的不断进步创造出一些前所未见的新场景，例如车联网、智慧家居、城市智慧大脑等，传统的无线通信技术已经无法满足人们对高速率、高容量、高带宽通信的需求，在这一背景下自由空间光通信应运而生。它是一种利用光束完成数据在自由空间(空气或真空)的通信信道中传输的无线通信技术。与传统射频系统、光纤系统相比，自由空间光通信在低成本效益、高数据速率、大容量、高安全性、低部署难度等方面具有明显的优势。

在当前的自由空间光通信系统中，使用最为普遍的、用来传播信息的光束载体是高斯光。但是由于高斯光束与生俱来的衍射特性，即光束能够绕过障碍物继续传播的现象，会使得原本的光束在传输过程中慢慢展宽，导致光束膨胀和峰值强度恶化，光束能量也因此被分散。

为了解决光束由于衍射造成的能量分散问题，学者们提出环形阵列艾里光束代替高斯光束。环形阵列艾里光束在有限的传播距离内具备无衍射、自愈合等传播特性，能够抵抗大气湍流引起的光信号的扩散和衰减，还具有自聚焦特性，能够在传输过程中环形逐渐缩小最终形成具有高光强的焦点，在该点附近，即聚焦区域处放置接收端，可获得极好的通信信号，从而增强自由空间激光通信系统的通信质量，具有巨大的工程应用价值和前景。但是也存在一个缺点：对于环形阵列艾里光束，在传输路径中只会出现一个聚焦区域，之后光束的能量会再次发生衍射，这意味着环形阵列艾里光束通信覆盖范围有限。当遭遇突发的重大灾害事故时，传统通信设施大概率受到重创。在紧急搭建光通信网络时，有可能会遇到发射端设备不足导致的环形阵列艾里光束通信覆盖区域有限的问题。

为此，设计了一种采用环形阵列艾里高斯光束增大远场聚焦区间长度和提升远场聚焦区域能量的方法，可显著提升光通信系统覆盖长度与通信质量，具有现实意义和良好的应用前景。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种基于环形阵列艾里高斯光束的远场聚焦能力提高方法，用于增大远场聚焦区间长度和提升远场聚焦区域能量。

本发明的第二个目的在于提出一种基于环形阵列艾里高斯光束的远场聚焦能力提高装置。

本发明的第三个目的在于提出一种计算机设备。

本发明的第四个目的在于提出一种计算机可读存储介质。

为达上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种基于环形阵列艾里高斯光束的远场聚焦能力提高方法，包括：

获取艾里光束，将所述艾里光束经高斯光阑调制后得到艾里高斯光束；

将多个所述艾里高斯光束按第一预设半径的环形均匀分布排列，建立第一环形阵列艾里高斯光束模型；将多个所述艾里高斯光束按第二预设半径的环形均匀分布排列，建立第二环形阵列艾里高斯光束模型；

将所述第一环形阵列艾里高斯光束模型与所述第二环形阵列艾里高斯光束模型进行嵌套处理，以建立双环形阵列艾里高斯光束理论模型；

通过所述双环形阵列艾里高斯光束理论模型增大远场聚焦区间长度和提升远场聚焦区域能量。