该项目实现了一种高性能的大气湍流相位屏生成函数,主要用于在实验室环境下准确模拟激光在大气中传输时的动态波前畸变过程。本项目不仅支持经典的Kolmogorov湍流理论模型,还兼容von Karman等考虑内尺度和外尺度效应的改进功率谱模型。
在实现细节上,该函数采用了改进的功率谱反演法。通过在空间频率域计算特定统计特性的功率谱密度函数(PSD),并结合高斯随机噪声,利用逆快速傅里叶变换(IFFT)生成二维随机相位矩阵。为了彻底解决传统FFT方法由于频域低频部分采样不足而导致的相位特征丢失问题,特别引入了次谐波补偿技术。通过在中心低频区域增加多级子格点迭代补偿,确保模拟生成的相位屏在空间结构函数和能量分布上与理论值完全匹配,从而真实反映大尺度湍流对波前的倾斜影响。
该仿真项目可广泛集成于室内光通信链路仿真平台、自适应光学闭环校正系统验证、卫星至地面相干激光通信仿真以及大气湍流背景下的图像处理与修复研究,是评估各种抗大气干扰算法性能的关键科研工具。