Simulace šířícího se optického svazku turbulentní atmosférou
Loading...
Date
Authors
Šomšák, Martin
ORCID
Advisor
Referee
Mark
B
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií
Abstract
Tato práce se zaměřuje na šíření Gaussovského optického svazku v atmosférických podmínkách, se zvláštním důrazem na vliv atmosférické turbulence na kvalitu a spolehlivost optického přenosu. Teoretická část popisuje základní principy šíření světla, rozložení energie Gaussovského svazku a povahu turbulence, včetně Kolmogorovova modelu. Praktická část zahrnuje numerickou simulaci šíření svazku v prostředí MATLAB pomocí metody split-step Fourier a generování fázových obrazovek. Bylo vyvinuto grafické rozhraní, které uživatelům umožňuje interaktivně definovat parametry svazku a atmosférické podmínky. Výsledky simulace poskytují podrobnou analýzu vlivu turbulence na intenzitu, divergenci a profil svazku. Pro ověření přesnosti modelu byla simulace experimentálně validována pomocí měření reálného laserového svazku v reálných atmosférických podmínkách. Naměřené výsledky potvrdily předpokládanou deformaci svazku a útlum intenzity způsobený turbulencemi, čímž byla prokázána spolehlivost simulace pro praktickou analýzu optických systémů.
This thesis focuses on the propagation of a Gaussian optical beam in atmospheric conditions, with particular emphasis on the influence of atmospheric turbulence on the quality and reliability of optical transmission. The theoretical part describes the basic principles of light propagation, the energy distribution of a Gaussian beam, and the nature of turbulence, including the Kolmogorov model. The practical part includes a numerical simulation of beam propagation in a MATLAB environment using the split-step Fourier method and the generation of phase screens. A graphical interface was developed to allow users to define beam parameters and atmospheric conditions interactively. The simulation results provide a detailed analysis of the effects of turbulence on intensity, divergence, and the beam profile. To verify the accuracy of the model, the simulation was experimentally validated using real laser beam measurements under real atmospheric conditions. The measured results confirmed the predicted beam deformation and intensity loss due to turbulence, demonstrating the reliability of the simulation for practical optical system analysis.
This thesis focuses on the propagation of a Gaussian optical beam in atmospheric conditions, with particular emphasis on the influence of atmospheric turbulence on the quality and reliability of optical transmission. The theoretical part describes the basic principles of light propagation, the energy distribution of a Gaussian beam, and the nature of turbulence, including the Kolmogorov model. The practical part includes a numerical simulation of beam propagation in a MATLAB environment using the split-step Fourier method and the generation of phase screens. A graphical interface was developed to allow users to define beam parameters and atmospheric conditions interactively. The simulation results provide a detailed analysis of the effects of turbulence on intensity, divergence, and the beam profile. To verify the accuracy of the model, the simulation was experimentally validated using real laser beam measurements under real atmospheric conditions. The measured results confirmed the predicted beam deformation and intensity loss due to turbulence, demonstrating the reliability of the simulation for practical optical system analysis.
Description
Citation
ŠOMŠÁK, M. Simulace šířícího se optického svazku turbulentní atmosférou [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta elektrotechniky a komunikačních technologií. 2025.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
en
Study field
bez specializace
Comittee
doc. Ing. Jaroslav Láčík, Ph.D. (předseda)
Ing. Jitka Vágnerová, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Juraj Machaj, Ph.D. (člen)
Ing. Václav Růžek, Ph.D. (člen)
Ing. Dr. Techn. Vojtěch Derbek (místopředseda)
Date of acceptance
2025-06-10
Defence
Student prezentuje výsledky a postupy řešení své závěrečné práce. Student souhlasí s navrženými známkami od vedoucího a oponenta a následně odpovídá na otázky oponenta práce. Doc. Láčík se ptá na otázku: Proč student nechodil na konzultace? Student udává důvody. Následuje dotaz od doktora Růžka, kde se ptá na největší výzvu diplomové práce, student odpovídá. Doktor Růžek se dále ptá na zařazení do průmyslová praxe, student odpovídá. Doktorka Vágnerová se vrací k 1. otázce oponenta a student odpovídá.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení