超短脉冲强激光大气传输的非线性效应

超短脉冲强激光大气传输在光学遥感、电子对抗、以及人工放电等方面具有重要的应用, 例如, 利用超短脉冲强激光使得远距离处的大气局域电离, 其所产生的紫外辐射可以为大气组分主动荧光光谱学研究提供光源。对短脉冲强激光在大气中的传输进行了理论分析, 对超短脉冲强激光大气传输中的各种线性效应及非线性效应, 诸如色散效应、非线性自聚焦效应、受激拉曼散射效应、多光子电离及隧道电离效应、电离引起的能量损耗效应、相对论聚焦、有质动力激发的等离子体尾波场等效应进行了讨论, 给出了一组描述超短脉冲强激光大气传输的三维非线性传输方程, 为此类问题的进一步研究提供了理论基础。     

超短脉冲强激光大气传输的非线性效应

超短脉冲强激光大气传输在光学遥感、电子对抗、以及人工放电等方面具有重要的应用．例如，利用超短脉冲强激光使得远距离处的大气局域电离，其所产生的紫外辐射可以为大气组分主动荧光光谱学研究提供光源。对短脉冲强激光在大气中的传输进行了理论分析，对超短脉冲强激光大气传输中的各种线性效应及非线性效应，诸如色散效应、非线性自聚焦效应、受激拉曼散射效应、多光子电离及隧道电离效应、电离引起的能量损耗效应、相对论聚焦、有质动力激发的等离子体尾波场等效应进行了讨论，给出了一组描述超短脉冲强激光大气传输的三维非线性传输方程，为此类问题的进一步研究提供了理论基础。     

超短强激光脉冲大气传输效应建模

超短脉冲强激光大气传输在光学遥感、电子对抗以及人工放电等方面具有重要的应用，对超短脉冲强激光在大气中的传输进行了理论分析，对超短脉冲强激光大气传输中各种线性效应及非线性效应。诸如色散效应、非线性自聚焦效应、受激拉曼散射效应、多光子电离及隧道电离效应、电离引起的能量损耗效应、相对论聚焦、有质动力激发的等离子体尾波场等效应进行了讨论，给出了一组描述超短脉冲强激光大气传输的三维非线性传输方程，为此类问题的进一步研究提供了理论基础。     

单脉冲激光散射探测研究

利用低空激光大气传输模型,对1.06μm激光在大气中传输时散射辐照度的分布进行了数值计算,通过与相同条件下的激光器回波信号能量进行比较,发现计算结果在理论分析上存在较大差异,其原因是未考虑激光器的单脉冲特性。通过对在单脉冲工作方式下的激光散射能量公式进行改进,提高了散射探测的计算精度。     

SBS相位共轭技术在激光大气传输中的应用

评述了受激布里渊散射相位共轭技术在激光大气传输中的应用,重点分析了在激光大气传输过程中利用受激布里渊散射阈值效应可以在目标上主动获得小面积信标光斑的方法及利用SBS相位共轭实现激光大气传输的闭环过程,指出其发展前景。     

激光在手性染料液晶中的传输效应研究

本文研究了激光在手性染料液晶中的传输效应,对激光在手性染料液晶中的光散射现象和非线性光学传输现象进行了理论分析.实验结果和计算数据表明,手性染料液晶在低功率激光作用时,可以引起强烈的光散射现象;随着入射激光功率增加时,可引起明显的非线性传输效果.     

激光脉冲在氧气中传输受到高阶克尔效应非线性折射率变化的影响

强飞秒线性和非线性效应会影响强飞秒激光脉冲在氧气中的传输,非线性高阶克尔效应对其影响尤为重要。针对在氧气中的飞秒激光传输基于一个二维轴对称激光传输模型进行数值模拟,研究了激光在氧气中传输受到高阶克尔效应非线性折射率变化的影响。     

主动探测回波激光脉冲时域特性

利用猫眼效应原理实施目标主动探测,能够快速、准确发现空间光学侦察设备。激光脉冲辐照不同的反射目标,产生回波经大气传输后具有不同的脉冲展宽,利用该特性可实现对不同目标的识别和定位。利用光子散射理论分析了近地面气溶胶散射效应引起的脉冲展宽,给出了影响脉冲展宽的主要因素,建立了猫眼和漫反射背景回波脉冲展宽的计算物理模型;为验证模型,设计并实施了基于飞艇平台的动态主动探测验证实验,实验结果表明:激光脉冲经过8～10 km斜程大气传输,猫眼和飞艇背景漫反射回波分别展宽了20～30 ns和90 ns,与物理模型计算值具有较好的一致性,验证了物理模型的正确性,该模型可为区分和提取猫眼回波信号提供理论依据。     

强激光大气传输特性分析及自适应光学技术

分析了强激光在大气传输中产生的折射、吸收、散射和湍流等线性光学效应，以及热晕、受激喇曼散射和大气击穿等非线性光学效应。同时介绍了自适应光学技术，以用于强激光发射。     

激光在临近空间中的传输特性研究

基于大气分层理论，分析了临近空间环境的特性，同时利用Beer定律和Markov模型分别对激光在临近空间中传输的衰减效应和湍流效应进行了计算和仿真。结果表明：O3分子的吸收、气溶胶粒子的散射和高空大气分子的散射是造成激光衰减的主要因素，30km高空以上激光已很少受到湍流效应的影响,并且常用的1.06μm激光比10.6μm激光的光强闪烁小，更适于在临近空间中进行传输。     

气海动态跨介质海面蓝绿激光下行传输链路上的散射特性（特邀）

实现空天地海立体化光信息传输的技术瓶颈就是需要解决气海-海气跨介质动态海面条件下激光上下行传输问题。文中主要利用海水环境下蓝绿激光作为载波,提出了蓝绿激光通过气海动态跨介质海面的下行传输数值研究方法。详细讨论了近海面大气海雾、海面风速和海水中的粒子分布对蓝绿激光下行传输散射特性的影响。数值计算了不同风速下蓝绿激光透过率随透射角的变化以及不同近海面大气海雾能见度、不同叶绿素浓度、不同气泡浓度等条件下蓝绿激光下行传输的透过率。结果表明:蓝绿激光在海水中传输时,气泡对激光衰减的影响随着风速的增加而增加,随着传输深度的增加而减小;随着近海面大气中海雾能见度的增大,蓝绿激光通过大气海面和海水的透过率逐渐增大,随着传输距离的增加,叶绿素的影响逐渐增大,蓝绿激光的透过率减小。文中工作对气海-海气蓝绿激光跨介质上下行无线光传输和通信提供理论和技术支撑。     

无公共散射体的紫外光通信传输特性分析

采用基于蒙特卡罗的多次散射模型,研究无 公共散射体传输模型下紫外光(UV)传输特性,对该模型下 UV在大气中传输的平均散射次数随距离的变化情况、路径损耗随传输距离的变化情况 、脉冲响应时间 延迟随传输距离的变化情况以及脉冲响应曲线随能见度的变化情况进行仿真分析。结果显示 ,无公共散射体 传输模型下的UV至少需要两次的大气散射才能够到达接收端,相同传输距离无公共散 射体传输模型的 路径损耗和脉冲响应时间延迟也远高于有公共散射体传输模型的路径损耗和脉冲响应时间 延迟。通过归 一化得到的随能见度变化的脉冲响应曲线发现,无公共散射体传输模型在大气中传输的 脉冲响应时间 延迟不随能见度的变化而变化,但脉冲响应峰值高度随能见度的增大而增高。     

Marine Communications Channel Modeling Using the Finite-Difference Time Domain Method

Broad area maritime surveillance (BAMS) is a current interest area for the application of unmanned aerial vehicles (UAVs). Robust communications is a primary concern that impedes the general acceptance of UAVs by the Federal Aviation Administration (FAA), as loss of communications link is generally perceived as a loss of vehicular control. Thus, to gain an increased understanding of the communications channel UAVs' experience during low-level maritime operations, a channel-modeling effort using the finite-difference time domain method (FDTD) is conducted. The focus of this effort has been to assess the effects of sea surface shadowing conditions on the marine communications channel. A 2-D electromagnetic (EM) simulator has been developed, utilizing modified Pierson–Moskowitz (PM) spectral models to generate a random sea surface in a deep-water location from which multipath scattering is produced. Data analysis conducted on the transient EM simulation results has produced generalized path loss exponent, standard deviation, mean excess delay, and root mean square delay models as a function of frequency and observable sea surface height for fixed transmitter and receiver locations.      

COFDM技术在无线视频传输中的应用

编码正交频分复用（Coded orthogonal frequency division multiplexing, COFDM）是一种多载波数字通信调制技术,它具有频谱利用率高和可对抗多径时延扩展等特点。文章介绍了COFDM技术的基本原理,对基于该技术的无线视频传输系统在海上视频传输的实际应用进行了分析论述。     

PBTG法快速求解粗糙海面散射增强效应

针对矩量法(MOM)不能有效求解大尺度粗糙介质表面散射特性的问题,采用基于物理的双网格法(PBTG)快速计算了高斯粗糙海面的散射特性,对比了不同矩阵维数下的求解时间,研究了水平、垂直极化下粗糙海面的散射增强现象。通过与矩量法的比较,证明了PBTG法的高效性。     

Optical Communications Between Underwater and Above Surface (Satellite) Terminals

A multiple scattering model is used and extended to characterize the channel between underwater and airborne (satellite) terminals at optical frequencies. The effects of the air/sea interface are also included with approximate solutions accurate for elevation angles above 45°. The results are presented in terms of a radiance function which is related to the transform of the spatial covariance function (mutual coherence function). The primary losses are shown to be a result of the water absorption coeffecient and not the extinction coefficient. The scattering losses can be isolated from the absorption losses and for certain cases, where the receiver is imbedded in the scattering medium, can be completely recovered. New components may be required to achieve this performance. The effects of ocean roughness are shown to have a minimal effect upon the subsurface reception while causing possible beam steering of subsurface transmission. Although substantial losses are experienced, duplex operation can be achieved at modest data rates.     

双尺度方法在粗糙海面及泡沫层复合散射中的应用

给出了双尺度方法的粗糙海面散射理论。含泡沫双尺度粗糙海面的矢量辐射传输方程,以及基于双尺度方法与粗糙海面的信息得到了复合散射系数,并对不同泡沫类型下的水平和垂直角的分布和不同入射角、风速下的后向散射系数与双站散射系数进行了研究。通过结果分析,验证了该方法的有效性。     

海天背景红外成像仿真系统

设计了海天背景红外成像仿真系统:利用大气传输软件Modtran计算天空背景和太阳的红外辐射;基于JONSWAP海谱模型构建二维海面;基于热辐射理论和粗糙面散射理论分别计算海面和目标的红外辐射及对背景辐射的散射;最终可获得海天背景红外仿真图像.对于海天背景辐射特性和目标识别算法研究具有重要实际意义.     

用时延编码实现远程水声通信

本文研究了一种基于时延编码的远程水声通信技术，该技术利用线性调频（LFM）信号矩形脉冲的时延值进行时延编码，在接收端采用时延估计技术进行时延解码。初步的海试结果表明，该技术可以实现80km距离、4.16bit/s数据率的信息可靠传输。     

用于深海视频去散射的深度校正散射统计模型

深海探测目前广泛应用于环境、结构监测和油气勘探等领域，越来越受到各国的重视。而散射现象严重降低了深海探测中的视觉图像质量，且现有的方法在多深度或非均匀照明的深海散射环境中均受限。因此，文中提出了一种基于深度校正统计散射模型的深海去散射方法，提出的模型利用透射图建模了深度归一化的散射图像，并利用高斯统计模型估计局部散射，得到每个颜色通道中深度校正的散射图，从而实现在多深度和非均匀照明情况下对散射的精确建模。为了验证笔者算法的有效性和鲁棒性，在浅海和深海不同场景的图像上进行了测试，同时也在深海的视频序列上进行了测试，实验结果均表明，提出的方法在主观质量和客观评价方面均优于现有方法。