通过波导空间滤波实现湍流失真高斯光束的时空稳定化

光束在大气湍流中传播会发生时空强度波动，与理想的高斯分布有显著偏离。本文提出了统一的理论与实验框架，通过耦合更高阶统计表征技术与光波导空间滤波，对这些湍流诱导的失真进行定量化与抑制。统计表征采用 Cholesky 白化 Gram--Charlier 展开，将二维光束强度分布分解为由高斯核心增添第三阶与第四阶 cumulant 修正项，从而提取偏度与超额峰度作为定量的非高斯性指标。同时，对失真光束通过介质波导的传播进行分析，表明携带湍流结构失真主导份额的高阶空间模式遇到的截止条件由归一化频率参数决定，随后沿传播方向发生指数衰减。因此，波导充当被动空间模式滤波器，仅传递基底引导模式而抑制辐射性高阶模式。由 Gram--Charlier 强度模型得到的拟合光束体积，作为统一的标量诊断工具，追踪湍流诱导结构变化的逐帧演化。实验测量验证了理论预测，显示出强度波动显著减小，高斯光束统计在波导传播后得到恢复。