1.54μm波长激光大气衰减系数研究

处于近红外波段的1.54 m激光在目前的激光装备中有着越来越广泛的应用,因而为了研究1.54 m激光的大气传输特性,采用Modtran大气传输软件计算、经验公式计算和设计实验测量3种方法得到了1.54 m激光在不同天气条件下的大气衰减系数,结果表明:1.54 m激光的衰减系数随能见度的提高而显著减小;在能见度大于5km时,理论计算数据与实验数据吻合较好,而在能见度小于3km的较差能见度下,经验公式对1.54 m激光已不再适用。     

1.06 μm激光大气透过特性的数值计算研究

利用Modtran大气辐射传输模型,分析大气环境对1.06 μm激光透过特性的影响,包括大气分子,气溶胶,雾,降雨,水平能见度以及不同的探测路径对1.06 μm激光透过特性的影响。研究表明,1.06 μm激光在大气传输中大气分子吸收效果非常小,基本可忽略不计;气溶胶对其的影响则较大,且透过率随着能见度的降低而减小;雾和降雨对激光的衰减作用非常明显,在大雾或者中雨大雨的条件下,激光的透过率非常小,基本很难通过。这些结论对于1.06 μm激光制导武器的论证、研制、仿真和作战具有积极的意义。     

舰载激光通信中大气对激光远场光强分布的影响

在舰载激光通信系统中,激光远场光强分布对系统通信质量的提高具有重要影响。利用所建立的激光远场光强分布模型和1.06 μm激光大气传输特性,研究了大气能见度对激光远场光强分布的影响。结果表明：在不考虑大气湍流影响的条件下,能见度越高,光强衰减越小;在只考虑大气湍流影响的条件下,传输激光的波长,大气折射率结构常数,对激光远场光强分布具有重要影响。     

激光在大气中传输衰减特性研究

激光在大气中传输特性的研究是激光探测与制导、激光通信等光电系统设计中的一个主要问题.利用衰减的经验模型和Mie理论,分别计算了不同大气能见度下的霾粒子对激光大气传输产生的衰减,并对这两种方法计算的结果进行比较分析;再根据Mie理论和云雾的尺度分布模型计算了云雾的激光衰减.结果表明,在近红外波段对于对流层大气中霾粒子的衰减预测应用Mie理论计算更合理;云雾引起的衰减一般较大,并且随着能见度的减小,衰减增加较快.因此,当Vb＜15km时,霾引起的衰减需要考虑;当Vb较小时,云雾的激光衰减是限制系统性能的主要因素.     

1.06μm激光大气散射模型研究

运用米氏散射理论,分析了单个粒子散射特性,建立了1.06 μm激光近地面大气传输散射模型.通过该模型的仿真计算,得到了不同离轴距离条件下,探测方向与散射照度的变化关系曲线;不同气象能见度条件下,散射照度随离轴距离的变化曲线.散射照度不仅与气象能见度有关,而且与激光传输距离也有很大关系.使用实测数据对模型进行了校验,结果表明,实测数据与模型计算数据能够较好地吻合.     

海上激光斜程传输的大气透过率研究

为了确定激光器的发射功率,研究了海上激光斜程传输的大气透过率.通过对海上激光大气衰减的分析,推导并计算了1.06μm激光斜程传输的大气透过率,绘出了10.6μm激光大气透过率与能见度及传输距离的关系图.最后得出了一些关于1.06μm和10.6μm激光海上斜程大气传输的数据和结论.这对激光武器的研究有一定参考价值.     

激光大气传输的雨雾衰减特性研究

各种特殊天气的影响是制约无线光通信发展的重要因素,雨雾等天气对激光信号传输的衰减影响很大。主要研究了各种雨雾天气对激光大气传输的衰减特性,根据Mie散射理论分析了精确计算激光信号衰减的方法,并对几种常用的雨雾衰减经验模型进行Matlab数值仿真,通过分析从中得出激光衰减系数和雨雾天气能见度的关系。     

1.06 μm激光大气透过特性的数值计算研究

利用Modtran大气辐射传输模型,分析大气环境对1.06μm激光透过特性的影响,包括大气分子,气溶胶,雾,降雨,水平能见度以及不同的探测路径对1.06μm激光透过特性的影响。研究表明,1.06μm激光在大气传输中大气分子吸收效果非常小,基本可忽略不计;气溶胶对其的影响则较大,且透过率随着能见度的降低而减小;雾和降雨对激光的衰减作用非常明显,在大雾或者中雨大雨的条件下,激光的透过率非常小,基本很难通过。这些结论对于1.06μm激光制导武器的论证、研制、仿真和作战具有积极的意义。     

雾天环境下激光传输的衰减特性研究

激光在大气中传输时容易受天气的影响,因为雨、雪、雾等恶劣天气对激光有严重的衰减作用,会使通信的稳定性变差.因此分析激光在不同天气条件下的传输效应和衰减特性非常有必要.本文根据辐射雾和平流雾中含水量和能见度的经验关系,分析了雾天气对激光大气传输衰减的计算公式,并对三种常用的雾衰减经验模型进行了Matlab数值仿真,得出了激光衰减系数和雾天气能见度的关系.     

海面水雾对激光传输的影响分析

为了研究水雾对激光传输的影响,采用理论分析与设备实测相比对的方法,对水雾的近红外消光特性进行了理论分析和实验验证,取得了海洋环境雾天不同能见度条件下的激光大气传输衰减特性测量数据及同等试验条件下的模拟计算对比数据。结果表明,海洋环境下,水雾是影响激光大气传输的主要因素,其消光系数量级在10-1km-1或100km-1,水雾对激光传输的衰减是大气分子散射和吸收所引起衰减的十几倍甚至几十倍;结合实测数据对经验常数C进行了修正,得到基于能见度的1.06m激光在海雾中衰减的经验公式。所得结果对科学评价激光对抗装备远场效能具有参考意义。     

海面大气边界层内多波段激光传输效应研究

在沿海某地区的海面大气边界层中进行了距离分别为0.5 km、1.0 km和3.0 km的激光大气传输效应研究,通过对可见光(0.473 μm、0.532 μm和0.671 μm)和中红外(3.8 μm)波段激光传输实验测量,得到了海面大气边界层内多波段激光传输的光强起伏、光束漂移和大气衰减,此外,光传输光强起伏的频谱分析进一步揭示了不同波段的激光在海面上传输的独特性.     

1.06μm激光的大气传输仿真研究

为了研究激光的大气传输特性,基于激光大气传输的一般模型,建立了激光传播到某一距离的功率衰减公式。采用定性定量的方法,利用MATLAB软件对模型进行仿真计算,分析了1.06μm激光大气传输的大气透过率以及到靶功率。结果表明,该模型对激光干扰空间探测器、清除微小碎片等提供了可靠的理论依据。这对于深入研究激光的大气衰减特性有一定参考价值。     

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。     

水雾中1.06 μm激光辐射的衰减特性

通过试验研究了1.06 m激光辐射在水雾环境中的衰减特性。定量测量了不同气象光学视程（MOR）的水雾对1.06 m激光辐射的衰减程度,计算了水雾环境下的1.06 m激光辐射的等效MOR。分别采用试验数据和经验公式计算了1.06 m激光辐射在不同能见度条件下的消光系数。通过对比发现由经验公式计算的消光系数存在明显偏差,尤其是在低能见度条件下。基于试验数据,推导了一种以可见光能见度为输入的消光系数计算公式,对估计云雾环境下近红外光辐射的衰减特性具有重要参考价值。     

红外导引头对中段战术弹道导弹目标的探测距离估算

针对战术弹道导弹(TBM)中段的弹道特性,建立了TBM在中段的温度计算模型和红外辐射计算模型.在红外辐射的大气传输理论基础上,综合考虑大气吸收和散射因素,分析了大气衰减对红外辐射的影响,得到了大气衰减作用下的目标辐射模型.在此基础上,建立了红外导引头对目标的探测距离计算模型;最后,在假定的仿真条件下,利用模型计算得到采用3～5 μm和8～12 μm双频段的红外导引头对中段TBM目标的作用距离为810 km,该结论可为反导拦截弹的设计提供数据支持.     

基于非视线红外激光大气散射通信技术研究

为了实现非视线激光大气散射通信,根据米氏散射理论,建立了非视线通信链路模型,研究了1.06m激光的大气散射通信技术,分析了激光接收功率、激光发射功率、激光发散角、接收视场、探测器灵敏度、发射机倾角、接收机倾角、大气衰减和通信距离的关系,并搭建了试验原理系统,进行了1km距离的散射通信试验,获得了激光散射信号。结果表明,在一定的天气条件下,采用波长为1.06m的红外激光进行信号传输,有望实现远距离的大气散射通信。     

多波长激光的大气消光系数相关性及实时反演计算研究

利用Mie散射理论并结合激光多点断层测量技术,得到了不同波长消光系数之间的相关关系.使用自主研制的激光遥感式后向散射能见度测量仪,利用实测数据得到了波长为1.06μm激光的大气消光系数,进而利用不同波长消光系数间的相关关系实时反演计算了波长为0.532μm、0.86μm、1.57μm和3.47μm激光的大气消光系数,并与实测波长为0.532μm的大气消光系数进行了比对,结果表明可以使用大气消光系数相关性实时反演计算红外辐射大气传输并建立红外辐射实时大气传输修正模型.     

大气沙尘对10.6μmCO_2激光束的衰减特性

采用近似方法对10.6μmCO_2激光束通过大气沙尘的衰减系数及其修正进行了理论分析,并根据沙漠地区对大气沙尘的采样分析用计算机进行了数值计算.理论计算表明:在一般沙尘天气下,10.6μm激光的衰减系数主要取值于3～5db/km这一范围,其最大值为7db/km左右.     

烟台海岸视距紫外光传输大气衰减特性研究

针对当前紫外光传输过程中大气衰减效应难以量化的问题,在对烟台海岸场景下传统大气辐射传输模型软件(MODerate resolution atmospheric TRANsmission, MODTRAN)适用性验证的基础上,基于幂函数结构建立了视距紫外光传输大气衰减系数的经验表达式。与MODTRAN计算结果的误差较小,证明所构建大气衰减系数经验表达式的合理性和适用性,从而为紫外光通信大气信道特性研究和系统光学设计提供支撑。     

CO_2激光大气衰减常数测量

本文对10.6μm激光大气衰减作了分析,认为10.6μm激光在大气传输时,以大气分子的吸收和气溶胶的散射衰减为主,大气分子的散射可以忽略。晴天时以吸收为主,阴霾天气时,由于气溶胶微粒密度很高,所以,以气溶胶衰减为主。介绍了在不同地区、不同气候条件下准确测量10.6μm大气衰减系数的方法,并利用这些方法,根据成都、昆明两地区的地域和气候条件,分别测量出了其大气衰减系数β。