Rytov近似法在闪烁效应中的应用与改进

利用Rytov近似法和湍流大气中高斯波束的传输理论,针对湍流大气中水平传输的主动探测激光,建立了其单程传输到达目标端接收平面的闪烁指数模型,对模型进行改进使其适用于强湍流的大气条件,并对数值仿真的结果进行实验验证。结果表明,改进后的模型更符合实际传输情况,传输距离、湍流强度等因素都会影响闪烁指数的变化,数值模拟与实验测量的结果在变化趋势上有较好的吻合。但由于系统本地噪声、探测器散粒噪声和背景噪声等随机因素的存在,使实测结果略大于数值模拟结果。     

空间激光通信发展现状及组网新方法

针对现有无线电方法空间信息传输能力不足问题,简要分析了空间激光通信的优势,重点介绍了国内外空间激光通信的发展现状与计划,研究了空间激光通信的未来发展趋势。针对卫星小型化、网络化的发展趋势,提出了一种基于逆向调制技术的空间激光通信及组网方法。结合我国空间激光通信发展现状与不足,总结并分析了相关领域的关键技术。     

基于LabVIEW的高性能激光主动探测控制与处理系统设计

设计实现了基于LabVIEW的高性能激光主动探测控制与处理系统,对系统设计基本原理、基本构成和系统架构进行了分析说明,论述了基于LabVIEW多线程和模块设计的激光主动探测控制与处理系统架构具有功能完整、运行高效、扩展性强、稳定性好、人机交互性好等优点。最后利用该系统进行了激光主动探测实验,结果表明:该系统可以实时获取并处理实验数据并进行可视化显示,满足激光主动探测应用需求,为激光主动探测技术应用提供了一种新手段。     

“猫眼”逆向调制自由空间光通信技术

“猫眼”逆向调制自由空间光通信链路通过逆向调制器对入射光调制并使其原路返回到发射端,链路只需要在一端使用搜索、捕获、跟踪系统,和传统终端相比重量轻、能耗小、费用低、组网灵活。文章首先对“猫眼”逆向调制自由空间光通信原理进行分析,介绍了 “猫眼”光学系统和逆向调制器等核心元件的作用及特点,重点对“猫眼“光学系统优化方法及多量子阱电吸收型调制器和MEMS调制器的特点做了介绍,最后对MEMS调制器进行了简单的性能测试。     

light intensity at the return place and encirclement power ratio for the distorted reflected beam based on cat-eye effect

Based on the definition of second order moment and the approximate three-dimensional analytical formula for probe detected laser beam passing through a cat-eye optical lens with center shelter and oblique detector, the analytical expression of the encirclement power ratio of the cat-eye effect reflected light under far-field condition has been deduced. Variable laws of light intensity at the return place and encirclement power ratio are performed by numerical calculation, and are analyzed physically. The results show that the light intensity at the return place decreases monotonically with the increases of the diameter, incidence angle, tilted angle of the detector and the center shelter ratio, but the relationships between these parameters and the encirclement power ratio are all nonmonotonic. The reasonable choice of the focal shift size would result in the largest light intensity at the return place and the largest erirclenent power ratio.     

提升小波的同态滤波在图像烟雾弱化中的应用

针对烟雾引起的图像质量下降问题,提出采用基于提升小波的同态滤波算法对图像进行增强。首先研究了基于照明反射模型的同态滤波方法,给出了适用的滤波模型和表达式,然后将提升小波变换引入同态滤波,采用高通滤波对小波变换系数进行处理,旨在对烟雾有效弱化的同时,提高处理速度。最后采用6种不同的客观评价参数对处理后的图像进行评价。结果表明,提出的算法比传统同态滤波具有更好的增强效果,与传统小波同态滤波效果相当,且运算速度比传统小波同态滤波更快。     

猫眼逆向调制通信链路信噪比分析

猫眼逆向调制激光通信比其他逆向调制通信方式的通信速率更快,其原因是通信链路逆向调制端的猫眼结构可以实现匹配尺寸更小的调制器。本文在柯林斯衍射积分公式的基础上得到经过大气衰减作用的猫眼激光回波接收功率,并进一步结合光电探测器噪声和大气湍流引起的闪烁效应,仿真分析了通信距离、湍流强度、激光波长、入射角度、猫眼孔径和接收口径对接收端信号信噪比的影响。     

调制器失调下的大视场猫眼回波特性分析

基于猫眼效应的逆向调制激光通信系统可以实现更快的通信速率,但是在实际应用中系统一般为非理想状态,其中调制器失调对猫眼回波分布有着重要的影响。基于柯林斯衍射积分公式建立了调制器失调下的大视场猫眼回波分布模型,理论分析了调制器俯仰角与入射角的关系以及两者对回波分布的影响规律并进行了实验验证。结果表明:调制器俯仰角和入射角共同影响回波光斑的形状,若两者取值符号相反,可减弱产生的影响。利用这一特性可以增强回波强度,改善猫眼逆向调制通信系统的性能。     

湍流大气中高斯光束通过角反射器的解析传输

将高斯光束通过角反射器的传输过程简化为其连续通过2个平行四边形光阑的传输过程,利用广义惠更斯-菲涅尔衍射积分以及将硬边光阑窗口函数展开为有限个复高斯函数之和的方法,推导了双程大气湍流条件下高斯光束通过角反射器的近似三维解析传输公式。数值计算表明,当入射角较大时反射光的平均光强分布模式的畸变明显,且在同等数值时入射角带来的畸变效应大于方位角带来的畸变效应;远场情况下,除了一些小的旁瓣的存在反射光光强分布的主瓣具有较好的高斯模式。     

基于虚拟仪器的激光大气传输光斑漂移测量

光斑漂移对激光在大气中的工程应用具有重要的影响。设计了一个基于虚拟仪器的激光大气传输光斑漂移测量系统,以NI公司的LabVIEW为核心,通过其强大的硬件接口和CCD完成激光光斑图像信号采集,通过软件接口及Matlab强大的数据处理能力完成信号处理与光斑漂移分析,为激光大气传输特性研究提供了一种新的检测手段。