随着激光技术的发展,在激光测量、激光雷达、光电对抗、光电探测等激光系统中,需要对目标进行捕获、跟踪、测量、瞄准、探测,对光束准确控制,使得发射到目标上的光束有稳定的性能,理想条件下目标接收到的光束不能有相位畸变、强度起伏,需要的信息能准确接收。但实际上由于大气的线性和非线性特性,激光经过大气传输后,将受到大气的调制：大气对激光有吸收和散射作用；大气湍流引起激光光束畸变；热晕引起光束发散,使光束能量发生衰减、能量重新分布、甚至产生大气击穿等效应。因此,研究和分析激光在大气中的传输规律,从而采取必要的技术措施,使强激光束准确击中空中目标,对于充分发挥激光定向系统和强激光干扰设备的应用效能具有十分重要的意义。 激光大气传输特性是研究激光在通过大气传播的过程中,大气与激光相互作用产生的一系列线性与非线性效应以及这些效应对激光传输的影响。 本文基于正的共焦非稳定谐振腔的激光场,采用没有公式表达函数形式的激光束,而是直接从激光器输出光束的物理量直接往后算,也就是从谐振腔本身算起,利用快速傅里叶变换(FFT)研究激光光束在大气中的传播特性,分析了强激光器如二氧化碳激光器在大气传输中产生的折射、吸收和散射等线性光学效应,以及热晕等非线性光学效应对激光强度和激光光束的影响。这些效应使激光光束发生偏转,使激光强度和相位发生变化等。本文给出了激光光束近场和远场强度和相位的三维分布图,重点探讨了热晕效应对激光强度和相位的影响。我们考虑了大气折射、大气分子吸收、激光光束的热效应和大气风速等对激光光束的影响,求出了激光光束在大气中的偏移、光束的扩展和光束质量等。同时,计算得出激光束的远场强度分布变化,绘出远场衍射图形,并且得出此图形由于大气吸收和风速的影响发生畸变。我们利用β参数和Strehl比来评价高能激光器的光束质量特性,给出了这两个参数随着最高能量变化的图形。随着光束能量的增加,远场的图形向外扩张,最高能量减小,中心峰偏移,同时光束质量被大大地削弱。