Understanding the atmospheric turbulence structure parameter, Cn2, in the littoral regime

Abstract

Understanding optical propagation through atmospheric turbulence is a highly important step for the efficient implementation of a free space laser communication system and for achieving diffraction limited imaging over long paths. The project reported has studied the refractive index structure parameter, Cn2, as function of local bulk meteorological conditions. We present the data collected and the methodology used during the campaigns of the past 3 years. In our analysis we address the greatest limitation that affects studies of turbulence data, the non-stationary and non-linear characteristics which severely limit the usefulness of traditional time series analysis. We have devised a new mathematical technique, referred to as the Hilbert Phase Analysis (HPA) and we report on its implementation and testing in this work.

Entender la propagación óptica a través de los efectos de turbulencia atmosférica es un paso importante para la implementación efectiva de sistemas de comunicación por láser y de toma de imágenes a través de la atmósfera a largas distancias. Este trabajo presenta el estudio del parámetro de estructura del índice de refracción de la atmósfera,, Cn2 , en función de las condiciones climáticas locales. Aquí presentamos la data obtenida y la metodología implementada en los distintos experimentos por los pasados 3 años. En nuestro análisis trabajamos con la limitación más grande para el análisis de nuestra data de turbulencia, la data no posee características de ser estacionaria ni linear, lo cual limita severamente el análisis por métodos tradicionales. Hemos desarrollado una nueva técnica matemática nombrada “Hilbert Phase Analisys” (HPA) y reportamos su implementación y pruebas en este trabajo.