(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210711964.1 (22)申请日 2022.06.22 (71)申请人 浙江农林大 学 地址 311300 浙江省杭州市临安区武肃街 666号浙江农林大 学 (72)发明人 周益民　臧翔　但汶松　徐一清　 倪涌舟　周国泉　 (74)专利代理 机构 北京高沃 律师事务所 1 1569 专利代理师 王爱涛 (51)Int.Cl. G01N 21/45(2006.01) G01N 21/41(2006.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 一阶艾里导数光束传输时干涉增强效应的 提高方法及系统 (57)摘要 本发明公开了一种一阶艾里导数光束传输 时干涉增强效应的提高方法及系统， 涉及光传输 领域， 该方法包括： 确定所述一阶艾里导数光束 在初始平 面上的电场表达式； 确定一阶艾里导数 光束在自由空间传输时电场的解析表达式； 由解 析表达式， 计算一阶艾里导数光束在各观察平面 上的光强， 并确定最大光强； 最大光强用于表征 一阶艾里导数光束的干涉增强效应的强度； 确定 第一曲线图和第二曲线图； 根据第一曲线和第二 曲线确定所需应用场景下的所需指数衰减因子 和所需尺度因子； 所需应用场景为在所期望的传 输距离处获得所期望的干涉增强效应； 所期望的 干涉增强效应的强度大于设定强度值。 本发明能 提高干涉增强效应， 减少在大气光通信时大气干 扰引起的光强损失。 权利要求书3页 说明书13页 附图4页 CN 115165804 A 2022.10.11 CN 115165804 A 1.一种一阶艾 里导数光束传输时干涉增强效应的提高方法， 其特 征在于， 包括： 获取单个一阶艾 里导数光束； 确定所述 一阶艾里导数光束在 初始平面上的电场表达式； 由所述电场表达式确定所述 一阶艾里导数光束在自由空间传输时电场的解析表达式； 由所述解析表达式， 计算所述一阶艾里导数光束在各观察平面上的光强， 并确定最大 光强； 所述 最大光强用于表征 所述一阶艾里导数光束的干涉增强效应的强度； 确定第一曲线图和第二曲线图； 所述第一曲线图为在尺度因子固定的条件下， 所述最 大光强和对应的出现位置相对于指数衰减因子的变化曲线图； 所述第二曲线为在指数衰减 因子固定的条件下， 所述 最大光强和对应的出现位置相对于尺度因子的变化曲线图； 根据所述第一曲线和所述第二曲线确定所需应用场景下的所需指数衰减因子和所需 尺度因子； 所述所需应用场景为在所期望的传输距离处获得所期望的干涉增强效应； 所述 所期望的干涉增强效应的强度大于设定强度值。 2.根据权利要求1所述的一种一阶艾里导数光束传输时干涉增强效应的提高方法， 其 特征在于， 所述根据所述第一曲线和所述第二曲线确定所需应用场景下的所需固定尺度因 子和所需指数衰减因子， 具体包括： 若所期望的传输距离处位于距离初始平面设定范围内的观察平面上， 则确定所需指数 衰减因子小于第一设定值， 所需尺度因子小于第二设定值； 若所期望的传输距离处位于距离初始平面设定范围外的观察平面上， 则确定所需指数 衰减因子小于第一设定值， 所需尺度因子大于第二设定值。 3.根据权利要求1所述的一种一阶艾里导数光束传输时干涉增强效应的提高方法， 其 特征在于， 所述电场表达式为： E(x,y,0)为一阶艾里导数光束在初始平面z＝0上的电场； x为直角坐标系中的x轴上的 坐标值； y为直角坐标系中的y轴上的坐标值； C为光 强控制参数， C使 得在初始平 面上光强的 峰值为1； a为指数衰减因子； w0为尺度因子； Ai ′(·)为一阶艾里导数函数。 4.根据权利要求3所述的一种一阶艾里导数光束传输时干涉增强效应的提高方法， 其 特征在于， 所述 解析表达式为： E(x,y,z)＝E(x,z)E(y,z)； 其中， 权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115165804 A 2E(x,y,z)表示单个一阶艾里导数光束在自由空间传输时的电场的解析表达式； z为直 角坐标系 中的z轴上的坐标值， z轴是光束传输的方向； E(x,z)表示x方向上的电场分布； E (y,z)表示y方向上的电场分布； i表示虚数单位； z0表示瑞利距离， k表示波数； Ai (·)是艾里函数； 下标Ap和Ai分别表示一阶艾里导数模和艾里模； EAp(x,z)表示x方向上一 阶艾里导数模的电场分布； EAi(x,z)表示x方向上艾里模的电场分布； EAp(y,z)表示y方向上 一阶艾里导数模的电场分布； EAi(y,z)表示y方向上 艾里模的电场分布。 5.根据权利要求1所述的一种一阶艾里导数光束传输时干涉增强效应的提高方法， 其 特征在于， 所述由所述解析表达式， 计算所述一阶艾里导数光束在各观察平面上的光 强， 具 体为： 采用公式I(x,y,z)＝|E(x,y,z)|2计算所述一阶艾里导数光束在各观察平面上的光强； 其中， E(x,y,z)表示单个一阶艾里导数光束在自由空间传输时的电场的解析表达式； I(x, y,z)表示任一观察 面上的光强。 6.一种一阶艾 里导数光束传输时干涉增强效应的提高系统， 其特 征在于， 包括： 光束获取模块， 用于获取 单个一阶艾 里导数光束； 电场确定模块， 用于确定所述 一阶艾里导数光束在 初始平面上的电场表达式； 解析表达 式确定模块， 用于由所述电场表达 式确定所述一阶艾里导数光束在自由空间 传输时电场的解析表达式； 最大光强确定模块， 用于由所述解析表达式， 计算所述一阶艾里导数光束在各观察平 面上的光强， 并确定最大光强； 所述最大光强用于表征所述一阶艾里导数光束的干涉增强 效应的强度； 曲线图确定模块， 用于确定第一曲线图和第二曲线图； 所述第一曲线图为在尺度因子 固定的条件下， 所述最大光强和对应的出现位置相对于指数衰减因子的变化 曲线图； 所述 第二曲线为在指数衰减因子固定的条件下， 所述最大光 强和对应的出现位置相对于尺度因 子的变化曲线图； 所需场景因子确定模块， 用于根据 所述第一曲线和所述第 二曲线确定所需应用场景下 的所需指数衰减因子和所需尺度因子； 所述所需应用场景为在所期望的传输距离处获得所 期望的干涉增强效应； 所述所期望的干涉增强效应的强度大于设定强度值。 7.根据权利要求6所述的一种一阶艾里导数光束传输时干涉增强效应的提高系统， 其 特征在于， 所述所需场景因子确定模块， 具体包括： 第一因子确定单元， 用于若所期望的传输距离处位于距离初始平面设定范围内的观察 平面上， 则确定所需指数衰减因子小于第一设定值， 所需尺度因子小于第二设定值； 第二因子确定单元， 用于若所期望的传输距离处位于距离初始平面设定范围外的观察 平面上， 则确定所需指数衰减因子小于第一设定值， 所需尺度因子大于第二设定值。权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115165804 A 3