自由空间光通信中基于经典光束传播的湍流诱导光子统计
光学
2025-10-27 v1 应用物理
摘要
本研究采用非线性重构与量子相空间形式化方法,考察了光学湍流对场统计特性的影响。通过非线性 P3 型偏微分方程处理湍流畸变的强度序列以恢复其中嵌入的相位,从而重构出完整的复数光场。随后将恢复的场投影到高斯本振上以生成正交分量集合,通过 Radon 反演实现 Wigner 函数层析。通过重构的 Wigner 函数与 Fock 态核的重叠获得光子数分布,从而可直接评估统计矩和 Fano 因子。对四组实验配置的对比分析——Set 1:未校正湍流;Set 2:含单块 PMMA 板的湍流;Set 3:含双块 PMMA 板的湍流;Set 4:自由空间参考——揭示了部分补偿所引起的相位噪声与光子统计的改变。值得注意的是,Fano 因子的演化刻画了泊松、超泊松与近亚泊松区制之间的过渡,定量地捕捉了 PMMA 元件所实现的湍流缓解程度。该框架在湍流诱导的相位畸变与重构光场的量子统计行为之间建立了定量联系。
引用
@article{arxiv.2510.21225,
title = {Turbulence Induced Photon Statistics with Classical Beam propagation in Free Space Optical Communications},
author = {Shouvik Sadhukhan and C. S. Narayanamurthy},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.21225},
year = {2025}
}
备注
48 pages, 20 figures