激光声水下目标探测器的设计

针对一种水下目标的声探测方法设计了激光声水下目标探测器。对激光声信号产生机理进行研究,并开展了水下探测器发射声信号检测的实验。结果表明:强脉冲激光聚焦于液体介质可以产生爆炸性球面声源,探测器内部的声反射面将球面声信号转变为高指向性的平面波信号。通过对探测器的发射信号和接收的目标回波信号进行数值计算,发现探测器发射信号具有窄波束指向性、高距离分辨力和远探测距离等特点,可以满足水下目标探测的应用需求。     

舰船气泡尾流激光雷达的关键技术

针对舰船气泡尾流激光雷达研发中的三项关键技术———复合散射理论研究、激光断层和偏振检测技术、后向散射抑制技术展开综述,总结了相关领域研究成果并提出新的技术方案。对复杂海洋环境下的激光复合散射理论进行了系统的分析,有针对性地给出了相关研究方法及研究关键点。提出利用激光断层和偏振检测技术对舰船尾流进行检测的新方法。基于Monte Carlo模型分析了尾流激光雷达近场后向散射光的大动态衰减规律,提出一种新的基于雪崩光电二极管的大动态范围信号接收技术。在国内首次成功研发尾流激光雷达样机并首次获得大量详实的海试数据。海试结果表明,该样机对8节航行下的千吨级民用船舶尾流探测距离大于3.7 km。     

舰船尾流共轴激光雷达近场抑制比的计算方法

水下激光雷达在近场就已经发生了激光的多次散射,其共轴光学系统对近场水体的强散射信号将具有一定的抑制能力,可防止接收系统饱和。研究共轴光学系统近场抑制比的计算方法具有重要意义。分析讨论了常规光子返回贡献公式不适于近场计算的原因,提出新的水下近场共轴光学系统的返回贡献公式及基于坐标变换的简单计算方法,结合Monte Carlo仿真计算了水下近场抑制比。分析计算了近场抑制比、抑制时长与激光脉冲宽度的关系,结果表明:该方法完全可满足水下共轴光学系统计算的需要。     

舰船尾流气泡多重散射偏振特性研究

舰船尾流气泡的多次散射效应对光尾流探测领域的研究具有重要意义.针对水中气泡多次散射对后向散射光强以及偏振度的影响规律问题,基于矢量Monte Carlo方法,采用欧拉矢量法对光子在水中气泡后向散射偏振态进行跟踪,对比分析了线偏振、圆偏振激光入射情况下,不同散射次数回波信号在强度和偏振度特性上的差异性,验证了欧拉矢量法用于光尾流探测仿真领域的可行性.     

海上厄米-高斯光束激光大气传输特性

为了研究大气传输效虚对海上激光远场光强分布的影响,以厄米-高斯(H-G)光束的传输为例,建立了激光到达接收面的光强分布模型.根据广义惠更斯-菲涅耳原理,对TEM00模和TEM10模光束在不同大气折射率结构常数、传输距离和传输激光波长条件下的光强分布特性进行数值模拟.结果表明,在确定了大气传输效应的参量和光束参量之后,就可以判断出激光远场光强分布特性.     

水下气泡幕激光后向探测中的信号起伏和干扰抑制

水下气泡幕的激光后向探测实验中发现,由于气泡幕的存在,信号有时得到增强,有时会减弱。对该问题进行分析,将探测区域分为三个组成部分,对三部分信号进行比较分析,从而找出影响信号强度的因素,并通过实验进行验证。结果表明,信号的强度是增强还是减弱,主要取决于气泡幕本身的信号强度,它与气泡幕的距离以及气泡密度等因素有关。对同一距离上相同密度的气泡幕进行探测,适当增大探测器和发射器之间的距离,可以提高有无气泡时的差异,从而提高系统探测性能。     

基于水下激光探测的高速瞬态光信号获取技术

基于水下激光后向散射光信号检测技术,针对微弱高速瞬态光信号接收系统中所要求的宽频带、低噪声等关键技术指标,将MMIC技术和电磁兼容性理论应用于高速瞬态光信号接收系统的设计过程中.测试与仿真比较的结果表明,利用本文技术搭建的微弱高速瞬态光信号检测平台得到的实验信号失真小质量高,完全可满足实验的需要.     

激光探测舰船尾流气泡样机初步实验研究

基于激光水下探测原理,采用自主研发的激光探测舰船尾流气泡样机,同时用气泡幕模拟舰船尾流,通过比较无气泡和有气泡两种条件下的样机接收信号,验证了样机的探测性能;并对气泡幕置于不同位置处的样机接收信号进行了分析和比较,研究了不同条件下回波信号的波形特点;最后对下一步的实验提出了几点建议。     

不同扩束倍数条件下水中气泡的光探测效果

基于米氏散射理论,近似计算了扩束装置对水下气泡幕后向光散射功率的影响,并对距离求导,分析其变化规律;接着在不扩束,3倍扩柬和8倍扩束的条件下进行实验,从实验结果中可以看到,采用3倍扩束装置时探测器的接收功率最大,而且对气泡幕距离变化非常敏感,能够增强水下气泡光探测效果．     

激光海水气泡幕偏振特性分析

针对不同环境条件下海水中的气泡幕对后向散射光强以及偏振度的影响规律问题,基于矢量Monte Carlo方法对整个模型进行仿真。在仿真过程中,充分考虑光子在气泡幕中的运动过程,对比分析了圆偏振光入射不同气泡半径、不同气泡密度和不同气泡幕宽度以及线偏光不同角度入射下,回波信号在强度和偏振度特性上的差异性;同时验证了激光海水气泡幕偏振探测法用于激光通信探测领域的可行性。