光束发散角对紫外LED散射通信接收能量的影响

为了更准确地研究紫外光的通信性能,针对紫外LED散射光通信中光能量传输特征,以及光束发散角对散射链路构成与接收光子能量有一定影响,采用多个LED组成阵列发射的方法,扩大光束与散射体的作用效应,分析了光束发散角对不同散射体作用时光子能量的变化关系,研究了紫外光散射通信脉冲调制方法与提高发射功率措施,提出了脉冲位置调制驱动阵列LED的解决方案,并进行了紫外LED散射通信系统室外传输测试。结果表明,在短距离通信中,大的散射角使得光对散射体的作用区域增大,散射效应明显,到达光接收端的光子数量增加;实际通信应用中,散射光通信具有较高的灵活性和实时性,可适当进行光学处理来优化光路结构。此结果为进一步增加传输距离和传输效果提供了正确的指导。     

光束发散角对紫外LED散射通信接收能量的影响

为了更准确地研究紫外光的通信性能,针对紫外LED散射光通信中光能量传输特征,以及光束发散角对散射链路构成与接收光子能量有一定影响,采用多个LED组成阵列发射的方法,扩大光束与散射体的作用效应,分析了光束发散角对不同散射体作用时光子能量的变化关系,研究了紫外光散射通信脉冲调制方法与提高发射功率措施,提出了脉冲位置调制驱动阵列LED的解决方案,并进行了紫外LED散射通信系统室外传输测试。结果表明,在短距离通信中,大的散射角使得光对散射体的作用区域增大,散射效应明显,到达光接收端的光子数量增加;实际通信应用中,散射光通信具有较高的灵活性和实时性,可适当进行光学处理来优化光路结构。此结果为进一步增加传输距离和传输效果提供了正确的指导。     

随机分布的多个非球形群聚散射体的极化散射及其数值模拟

本文利用T矩阵法,通过严格求解N个粒子的多次散射方程,发展了随机分布的多个非球形群聚散射体的集合性相干散射的计算机数值模拟方法。数值地给出了在空间随机分布的群聚散射体的极化散射与粒子的形状、大小、空间分布和取向等参量之间定量的函数关系。并将随机分布的群聚散射体的后向散射与单个粒子和单个群聚体独立散射的数值结果进行了比较,表明多个粒子的群聚分布对散射特性产生显著的影响。     

无线光通信中紫外散射传播特性的研究

结合大气散射理论,引入不同天气条件下的散射相函数和散射粒子半径两个参数,在长球面坐标系上修正了紫外光大气传输单次散射模型.仿真了正常、霾、雾、雨四种天气条件下的该散射模型的冲激响应,分析计算了这四种天气条件下的发送仰角、通信距离与接收光信号之间的关系.结果显示紫外大气传播中通信距离受天气影响较大,通信速率受天气影响较小.     

基于Mie散射理论的磷化镓粒子散射特性

基于Mie散射理论,对磷化镓微球粒子从紫外光区到红外光区的光散射特性进行了数值计算与理论分析,得到了散射强度与散射角、粒子尺寸参数、偏振度与散射角以及光学截面与粒子尺寸参数的关系。结果表明,入射波长越长,粒子半径越小,散射越弱;并且在红外波段光散射很弱,在散射角90°方向上能观测到线偏振光,这为磷化镓材料的制备与应用提供了理论参考。     

高空湍流影响下紫外光多径散射链路模型

考虑散射链路所在高空大气中温度、压强、臭氧浓度和湍流垂直强度的分布规律,依据Rayleigh散射理论,提出紫外光多径散射链路模型。将散射体划分为多个散射元,各散射元对应一组路径,并依照不同路径划分信号光,计算其信号强度;利用对数正态分布和非直视链路的湍流模型,分别计算不同路径的信号强度概率密度分布;用所有概率密度函数卷积得到接收端各路径信号叠加的强度分布和链路损耗。根据实际大气环境仿真得到:新模型得到的信号强度概率密度分布较原模型更集中,紫外光的消光系数受吸收系数影响显著,二者垂直分布曲线只在15km以下略有差异。在高空2~14km范围内,当收发端位于11km左右闪烁指数存在极大值,而收发端位于6km左右闪烁指数最小。综合考虑湍流效应和链路损耗,高空紫外光通信可将收发端安置于10km高度以下。     

单粒子与复合粒子散射强度的计算与分析

根据Mie散射理论,对金属单粒子和复合粒子的散射强度和偏振度进行了数值计算与理论分析,得到了两类散射体的散射强度、偏振度与散射角、入射波长及壳层厚度之间的关系。结果表明,随着入射波长的增大,复合粒子的前向散射增强,背向散射未变化;偏振度峰值和峰位易出现明显的退偏振现象,明显区别于金属单粒子散射行为。该结论对两类金属材料光学特性方面的开发和应用提供了理论参考。     

稀薄运动随机分布粒子的激光散射统计特征

依据球形粒子Mie散射理论,推导出在平面波入射情况下球形粒子的磁场表达式.将粒子散射振幅和微分散射截面从相对运动坐标系变换到静止坐标系,给出具有任意运动速度粒子的散射振幅和微分散射截面,理论模型具有自洽性.数值计算了波长为1.06 μm激光入射情况下,金属和介质两种粒子微分散射截面随粒子尺寸、散射天顶角以及粒子相对运动...     

异轴角散射法中散射体几何模型的构建与优化

湿蒸汽参量测量对于保障汽轮机机组的高效安全运行具有重大意义。基于激光散射的异轴角散射法是湿蒸汽参数测量的光学方法之一。本文在分析异轴角散射法测量模型中激光散射的散射体几何建模存在问题的基础上,构建了CCD相机单个像元所对应的散射体的几何模型,并求解了散射体体积及与散射体相关的几何参数;并采用MATLAB软件进行了仿真计算,计算了水滴群质量中间半径r0.5、水滴数浓度N和尺寸分布系数K变化对散射光强的影响,并进行了误差分析。研究结果表明:采用新构建的散射体几何模型的异轴角散射法所得的仿真理论数据与实验数据间相对误差减小,且变化趋势更趋于一致,验证了几何模型优化的可行性和优越性,可为湿蒸汽参数测量提供更精确的数据。     

紫外LED散射通信信道特性与传输研究北大核心

利用modtran大气传输模型对低空信道紫外光传输特性进行分析,研究了近地短距离传输的大气吸收和散射的数学模型。在实验室环境下,系统采用视场角为80°的紫外LED(发光二极管)发射,在传输距离为5～8m的情况下进行了模拟信号的散射传输测试。结果表明:利用一定的有效散射体,收发俯仰角从10°增加到65°时,能有效实现短距离紫外散射传输。散射体浓度过大对紫外光存在强烈的吸收作用,传输距离将减小,单个紫外LED发射功率低,实际通信应用中,可采用阵列LED来提高发射功率,增加传输距离。     

混合层折射率对核壳冰晶散射特性影响研究

为进一步研究冰晶粒子的激光散射特性,建立了考虑中间混合层的多层核壳冰晶粒子结构模型,给出了均匀混合介质层的折射率计算式。展开讨论了0.86 μm、1.06 μm两波长下,中间混合层厚度、粒子尺寸大小等对烟煤-冰晶、烟煤-冰晶-水雾两种特殊核壳结构冰晶粒子散射特性的影响。数值结果表明:与理想的核壳结构冰晶粒子相比,考虑中间混合层的核壳结构冰晶粒子的散射强度较小,随着核壳结构冰晶粒子分层数的增多,散射特性差异增大。散射强度与粒子尺寸成正比,且随着粒子尺寸的增大,核壳结构冰晶粒子散射光的方向性增强,散射光强随散射角度的分布越复杂。     

基片表面微球体纳米级缺陷的光散射分析

为了进一步诊断反演出基片及光学元件中杂质缺陷的形态和尺寸,应用Bobbert-Vileger(BV)理论建立两种缺陷粒子的复合光散射模型,通过对场进行矢量球谐函数展开,对基片上缺陷粒子的光散射问题展开讨论,对散射场及微分散射截面进行推导求解。同时将数值计算结果退化为球形粒子与采用扩展Mie理论方法所得结果做了比较,二者吻合较好。通过数值计算考察了不同材质下,形变对微分散射截面的影响。结果表明,金属缺陷的散射更易受形变的影响,而介质缺陷受形变的影响很小。当球缺靠近基底的情况下,微分散射截面受散射角的影响较大;球缺背离基底时,几乎和球形粒子散射曲线重合,因此通过对微分散射截面的计算可以定位反演出球缺的位置和材质。     

基于不同散射相函数的紫外光传输特性研究

为了研究三种不同散射相函数下紫外光大气传输特性,文章采用非直视紫外光通信的单次散射简化模型,对系统接收机接收到的能量及紫外光传输路径损耗随传输距离和散射角的变化情况进行分析.结果表明:三种相函数下,都表现为随传输距离的增大,接收能量减小,路径损耗增大,但三者之间存在一定的差异,对于紫外光通信系统,其传输性能的影响以前向散射为主,后向散射作用很小;随着散射角增大,后向散射作用相对明显;三种散射相函数下,紫外光通信链路的最佳散射角不同,但均随发射仰角的增大或接收仰角的增大最佳散射角增大,而接收能量减小.     

随机分布的多个非球形群聚散射体的极化散射及其数值模拟

本文利用Ｔ法矩阵法，通过严格求解Ｎ个粒子的多次散射方程，发展了随机分布的多个非球形群聚散射的集合性相干散射的计算机数值模拟方法，数值也给出了在空间随机分布的群聚散射体的极化散射与粒子的开头，大小，空间分布和聚向等参量之间定量的函数关系。     

散射效应对FSO-OFDM系统的影响研究与仿真

为了研究了大气散射效应对光信号的影响,以雨粒子为例,从其物理特性出发,应用Mie散射理论和Joss雨滴谱分布,计算了雨粒子对光波传输的衰减,在此基础上分析了光散射效应对自由空间光通信-正交频分复用系统性能的影响。结果表明,在散射信道中,自由空间光通信-正交频分复用系统的性能主要取决于散射造成的光强度起伏方差,其次为散射造成的光强度衰减系数。     

单缝衍射法测量散射粒子运动速度

文章提出了一种利用单缝衍射来测量散射粒子运动速度的新方法,并设计了可行的光学系统和探测装置。该方法利用He-Ne激光器和单只光电探测器并配合简单的光学发射和接收系统实现了对散射粒子一维速度分量的测量。实验结果表明,此方法可以对大区域内的目标散射体进行非接触式主动测速,测速精度可达10-2mm/s。与经典的激光多普勒测速方法相比,它具有测量区域大,目标捕捉容易,测试系统简单,方便调节以及测速范围连续可调等优点。此外,此方法对激光器的频率稳定性、光电探测器的频带宽度和散射粒子尺寸大小的要求都比较低。     

对流层散射超视距通信传播信道分析

基于对流层大气不均匀体散射机制的对流层散射通信是微波超视距通信的一种重要方式。对于对流层散射通信系统,其超视距远距离通信能力由传播路径上天线波束公共体积内具有不同几何尺度和介电特性的不均匀散射体所确定。针对对流层散射通信电路几何参数的设计需求,通过构建对流层散射超视距路径模型,分析了对流层散射通信系统随收发天线仰角及收发点距离变化时公共散射体的离地高度、特征尺度及传播路径损耗特性,其计算结果可用于对流层散射实验设计和超视距通信性能分析参考。     

基于Mie散射理论对氧化锡光子晶体光散射强度的研究

基于Mie散射理论和低浓度近似,对空气作为散射体,氧化锡作为周围介质的反蛋白石光子晶体的光散射强度进行了理论计算,并细致分析了各种影响因素。结果表明,前向散射和背向散射的变化规律基本一致,散射强度随散射体半径增大和入射波长减小而增大,但前向散射强度比背向散射强度大得多。该实验可为该材料的实验制备及应用等方面提供理论参考。     

基于高度的紫外光NLOS单次散射链路模型的研究

为了更精确、更全面地研究紫外光的通信性能,使之更适合于实际空间中的3维应用,在2维紫外光单次散射链路模型的基础上融入高度信息,并利用仿真计算了在添加高度信息与否的两种情况下接收功率误差的大小.结果表明,高度对于发射仰角和接收仰角潜在的影响直接引起接收功率的改变,甚至在某些情况下不能进行通信.高度信息的考虑对通信设备在实...     

可见光波段非球形沙尘气溶胶散射和辐射特性的理论模拟

将非球形沙尘气溶胶视为具有一定的尺度谱和形状分布的随机取向椭球粒子群,利用T矩阵和改进几何光学方法（IGOM）模拟了非球形沙尘气溶胶粒子在可见光波段（0.47 ）的散射特性,并与实验室测量结果和等体积球形粒子的计算结果进行了比较。结果表明：利用具有一定的尺度谱和形状分布的随机取向椭球粒子模拟自然界中的非球形沙尘粒子散射特性是行之有效的;用等体积球形粒子得到的单散射相矩阵（特别是单散射相函数）与椭球粒子相比,具有明显的差异,而粒子形状对单散射反照率、不对称因子和消光效率的影响明显偏小。通过比较椭球和球形沙尘气溶胶在可见光波段的辐射特性说明在计算非球形沙尘气溶胶辐射特性过程中应考虑粒子形状对其单散射特性的影响。