随着激光技术的蓬勃发展,制约其应用质量的大气湍流被广泛关注。作为一种机械波,声波在传播过程中伴随着能量的转移,对局部大气的时空分布特征产生影响,基于这一特性,本文提供一种扰动大气湍流结构的新思路。建立了不同的声源模型,从声波的波动方程出发,结合声波的干涉叠加原理,数值计算出不同阵列声源模型激发的“人工不均匀体”空间分布情况;基于大气湍流折射率结构常数的“2/3”定律,结合随机过程解析方法,求解出“人工湍流”的折射率结构常数;进行“声光结合”,计算在声波干扰下,光波在湍流中的传输特性。论文的主要内容包括:1.阐述了大气折射率的物理性质,总结工程上常用的大气折射率测量方法;基于大气的物理属性,对比分析了几种不同计算大气折射率的经验性公式。给出大气折射率结构常数的定义,分析了边界层及自由大气中大气折射率结构常数Cn2的特性及经验性计算公式。2.从声波的波动方程出发,分析声波在运动过程中对大气物理属性的扰动,基于相干声波的干涉叠加原理,给出阵列相干声源激发折射率不均匀体的计算方法。建立“点阵列相干声源”模型,并数值计算其激发的“人工大气压强”及“人工大气折射率不均匀体”空间分布情况。在单个点阵列声源模型的基础之上,建立多种“组合阵列声源”模型,数值计算并且对比分析了不同“组合阵列声源模型”在局部空间激发人工折射率不均匀体分布情况。3.基于大气折射率结构常数的“2/3定律”,结合随机过程的解析方法,在原有大气折射率结构常数的基础之上,叠加“人工折射率不均匀体”,对两个随机过程进行叠加解析,求解得到了“人工湍流”的折射率结构常数。在声波扰动的大气中引入光波,基于Fante的计算结果,求解出“人工湍流”中波束的长期扩展半径,数值分析了点阵列相干声源参数改变对波束扩展半径的影响;并且在此基础之上,计算kolmogorov谱下的波束漂移方差,分析了点阵列相干声源参数改变对波束漂移方差的影响。基于Rytov近似,以平面波为例,计算并数值分析了点阵列相干声源参数改变对光波闪烁指数的影响。本文通过理论分析和数值计算,验证了相干声源改变湍流特性的可行性,对于声波控制湍流的后期实验以及工程应用提供了一定的理论支撑。