在现代物理学和光学领域中，湍流是一种复杂的流体运动状态，它在海洋和大气中广泛存在，对光波的传输会产生显著的影响。为了更好地理解和研究这种影响，科学家和工程师开发了多种仿真工具，其中MATLAB仿真湍流随机相位屏是一种重要的技术手段。这种方法能够生成模拟海洋湍流和大气湍流的随机相位屏，进而用于研究和分析激光在这些湍流介质中的传输特性，如涡旋光和高斯光束的传播。 海洋湍流和大气湍流是两种不同的流体动力学现象，它们具有不同的物理特性和统计性质。海洋湍流主要是由水下环境的温度、盐度和流速变化引起的，而大气湍流则受到气温、湿度和风速等因素的影响。这些湍流现象会导致光波的相位发生随机变化，进而影响光波的传输路径和聚焦性能。在军事、通信和气象等领域，了解激光在湍流介质中的传输特性至关重要。 MATLAB仿真湍流随机相位屏的技术利用了计算机编程和数值计算的强大功能，通过模拟湍流的统计特性生成随机相位屏。这些相位屏可以被用来模拟激光束通过湍流介质时的波前畸变，从而帮助研究者分析激光束的散射、衰减和湍流强度对激光传输效果的影响。此外，这种仿真方法还可以用于优化激光传输系统，提高在复杂湍流环境中的传输效率。 为了进一步探索和理解这些复杂的物理过程，相关研究者们撰写了多篇文档和报告，详细阐述了湍流随机相位屏的生成原理、仿真方法以及在实际应用中的效果和潜在改进方向。这些文档不仅为湍流研究提供了理论依据，也为工程实践提供了技术支持。通过阅读和分析这些文档，研究人员可以深入理解海洋和大气湍流对光波传输的影响，并为未来的研究和技术开发奠定坚实的基础。 此外，相关的工作还包括研究湍流随机相位屏在激光仿真与海洋大气模拟中的应用。通过仿真实验，研究人员可以模拟激光在海洋和大气中的传输路径，观察激光束的扩散和散射效应。这些研究有助于预测和控制激光在实际环境中的表现，对于激光通信、遥感探测和光学测量等技术的发展具有重要意义。 今日阳光微洒，面对浩瀚的大海，我不禁想思考海洋与大气中湍流现象对光波传播的影响，以及MATLAB仿真技术如何帮助我们更深入地了解这些复杂的物理过程。虽然我们无法直接观测到海洋和大气中的湍流，但通过仿真技术，我们可以揭开它们神秘的面纱，为未来的光学技术进步铺平道路。 MATLAB仿真湍流随机相位屏是一种强有力的工具，它帮助科学家和工程师们在理论和实践中深入研究和理解湍流对激光传输的影响。通过这种方式，我们可以更好地利用激光技术，并为相关领域带来创新和突破。

分析了基于非均匀采样功率谱反演大气湍流相位屏的算法, 该算法可进行并行处理, 并引入图形处理单元(GPU), 在不影响模拟精度的前提下有效提高了相位屏的模拟速度。利用Kolmogorov功率谱, 基于GPU技术生成大气湍流相位屏; 对相位屏的模拟精度、模拟速度和误差进行统计分析, 并与理论值进行比较。结果表明利用GPU技术模拟的大气湍流相位屏与理论值非常吻合, 具有很高的模拟速度和精度, 大幅提高了大气湍流相位屏的生成速度。

基于Kolmogorov及非Kolmogorov湍流模型，分析了大气湍流对光子轨道角动量(OAM)的散射效应，得到了探测端不同OAM模式的概率。分析了两种湍流条件下OAM编码测量设备无关量子密钥分发(MDI-QKD)的密钥生成率与最大传输距离。仿真结果表明，当光束在大气信道传输时，光束的径向强度逐渐增大，湍流对光子OAM的散射效应逐渐增强，初始OAM发散为相邻OAM模式并趋于无规则分布，探测端测得初始OAM模式的概率不断减小。大气湍流下OAM编码MDI-QKD的最大传输距离比偏振编码MDI-QKD的长约10 km。

仿真高斯在大气湍流中的传输，研究对其光强和相位影响

29 介绍了湍流介质中波传播的解析方法以及常用湍流功率谱模型，基于高斯光束在水平传输条件下的传播特性和闪烁

大气湍流引起的光强闪烁使得自由空间光通信(FSO)系统性能恶化，而分集接收技术可有效改善这一影响。为进一步分析分集接收技术对相干接收系统性能的影响，基于二进制相移键控(BPSK)调制和外差相干接收技术，建立了Gamma-Gamma大气湍流信道模型下自由空间光通信分集接收系统模型。在不同大气湍流强度和接收天线数情况下，分别采取最大比合并(MRC)、选择合并(SC)和等增益合并(EGC)，分析了对应的系统误码率(BER)和通信中断概率(OP)，并与相同接收口径下的传统单天线接收系统的性能进行了比较。结果表明：MRC、EGC分集接收对大气湍流下的相干通信系统性能有明显改善，而SC分集接收仅当平均信噪比低于某一阈值时对相干通信系统的性能有所优化。

大数据-算法-非平衡态线性热力学在大气湍流中的应用.pdf

讨论了基于Kolmogorov模型的大气湍流对于自由空间光通信轨道角动量（OAM）模式正交性、光束强度以及相位分布的影响。仿真研究了不同大气湍流强度对轨道角动量模式复用光通信系统中相邻模式之间的串扰。仿真结果表明，在弱大气湍流条件下，连续轨道角动量模式可以作为短距离自由空间光通信中的模式分配方案。在中等大气湍流条件下，轨道角动量模式间隔应该至少为3，才能保证信号串扰不至于影响到接收端的信号提取。

使用模式分集相干接收提高大气湍流下自由空间光通信的性能

大气湍流效应会导致自由空间光通信(FSO)系统链路性能恶化。研究了在自由空间光通信中采用正交频分复用（OFDM）调制技术，分析了采用OFDM调制的自由空间光通信系统在Gamma-Gamma大气湍流信道下的误码率性能。比较了不同大气湍流强度下，采用开关键控(OOK)调制系统和OFDM调制系统的误码率。仿真结果表明，随着湍流强度加强，OOK调制系统和OFDM调制系统性能都在不断恶化，不同湍流强度下，16QAM-OFDM系统比4QAM-OFDM系统误码率更大, 4QAM-OFDM系统性能优于OOK调制系统。