本例為一束激光從地基激光器出發傳輸到近地軌道上的一個轉換鏡上。轉換鏡將激光反射到一個聚焦鏡上，然后這束光打到大氣層內部一個低海拔的目標上。根據Kolmogorov模型，假設目標值的半徑為10cm，就可以計算大氣像差。本例中包含了激光擴束器像差、轉換鏡上的像差以及聚焦鏡上的像差。

大氣模型假設的波陣面光譜功率為（忽略內部和外部的尺寸限制）：

 

 

其中W^2 (f)是波陣面的光譜功率，r0為可視參數，f是空間頻率，L0是外部尺寸，Li是內部尺寸，這些參數的單位分別為rad，m，m-1。由于大氣像差和光束擴束器的像散，斯特列爾比SR=0.34。經過一個激勵器影響半徑為4.0cm的自適應鏡校正后，斯特列爾比為0.87。經過全程傳播到達目標后，光斑直徑為50cm，剩下56%的能量，相對于沒有自適應鏡時能量的22%，有了明顯的提高。由于沒有考慮大氣對光學元件散射效應的衰減效應，所以實際中傳輸到的光更加少。

 

圖1.地對空激光通信系統示意圖

表1.關鍵參數

 

###激光器光束初始化

set/alias/off

wavelength/set 1 .48               # 設置激光器波長

array/set 1 256                    # 設置計算初始矩陣大小

units/s 1 .1

gauss/c/c 1 1 1.25                 # 定義高斯光束

clap/cir/con 1 1.25

energy/norm 1 1.                   # 能量歸一化設置

set/density 64                     # 設置畫圖線條密度

title 1: starting laser distribution

plot/watch ex26_1.plt

plot/liso nsl=64 xr=1.5 yr=1.5       # 繪制激光束初始強度曲線

####激光器初始光束相位分布如圖1所示：

 

圖1激光器光束初始分布

 

##光束擴束器（20X）模擬

mirror 1 20 focallength            # 擴束器透鏡1焦距設置為20cm.

dist -420                          # 透鏡分離

mirror 1 400 focallength           #擴束器透鏡2焦距設置為400cm.

abr/ast 1 .2 45                    # 光束峰谷像散設置

clap/cir/con 1 25                  # 設置孔徑光闌直徑50

phase/random/kolmogorov 1 10. 7    # 光束附加大氣像差

strehl

title 2: phase after beam expander and atmoshpheric turbulence

plot/watch ex26_2.plt

plot/liso/phase xr=30 yr=30 nsl=64 min=-6 max=6

 

圖2.經過擴束器及大氣干擾后光束相位分布

 

####光束傳輸至自適應鏡

adapt 1. 4.                        # 自適應鏡對光束的曲率半徑影響為4cm

strehl

title 3: phase after adaptive optic correction

plot/watch ex26_3.plt

plot/liso/phase xr=30 yr=30 nsl=64 min=-6 max=6 2

####光束經過自適應鏡之后的相位分布如圖3

 

圖3.光束經過自適應鏡校正之后的相位分布

 

####光束傳輸至轉換鏡

dist 5e7                           #光束傳輸500km至轉換鏡

title 4: irradiance at relay mirror before aperture

plot/watch ex26_4.plt

plot/liso xr=300 yr=300 nsl=64

####光束到達轉換鏡前的相位分布如圖4所示：

 

圖4.光束到達轉換鏡前的相位分布

 

####光束傳輸經過轉換鏡

clap/cir/con 1 75                  # aperture of 1.5 m. dia. for relay

title 5: irradiance at relay mirror after aperture

plot/watch ex26_5.plt

plot/liso xr=300 yr=300 nsl=64

mirror 1 3e8 foc

abr/ast 1 .3 90

####光束經過轉換鏡后相位分布如圖5所示：

 

圖5.光束經過轉換鏡后相位分布

 

####光束傳輸至聚焦鏡

dist 3e8                           #光束傳輸3000km至聚焦鏡

clap/cir/con 1 200                 # 聚焦鏡孔徑直徑4m

energy

title 6: irradiance on focusing mirror

plot/watch ex26_6.plt

plot/liso xr=300 yr=300 nsl=64

####光束傳輸至聚焦鏡相位分布如圖6所示：

 

圖6.光束傳輸至聚焦鏡相位分布

 

####光束經過聚焦鏡傳輸至聚焦靶面后相位分布

phase/random 1 .1 50               # 聚焦鏡附加隨機像差

mirror 1 5e7 focallength           # 聚焦鏡焦距500km

dist 5e7                           # 傳輸至靶面

clap/cir/con 1 25                  # 設置出瞳孔徑直徑50cm

energy

title 7: target irradiance inside 50 cm.

plot/watch ex26_7.plt

plot/liso xr=50 yr=50 nsl=64

end

####光束傳輸至聚焦靶面后相位分布如圖7所示：

 

圖7.光束傳輸至聚焦靶面后相位分布