现代大气光学及其应用

简要介绍了现代大气光学的概念和内容,从大气分子吸收、大气气溶胶粒子光散射、大气湍流光学特性等方面阐述了现代大气光学的研究和应用状况。     

现代大气光学及其在光电工程应用中的问题分析与展望（特邀）

讨论分析了现代大气光学研究及其在光电工程应用中几个方面的常见问题,给出了下列主要观点:（1）大气对光电工程应用的影响不容忽视;（2）光电工程设计需要考虑大气光学特性;（3）大气对光电工程的影响需要用概率来说明;（4）不能根据天气状况直接来判断大气对光电系统影响的程度;（5）作为统计平均量的大气光学参数不是唯一确定的;（6）用一个参数C_n2不能可靠地描述大气湍流的光学特性;（7）有必要进一步提高光电仪器大气探测结果的可靠性;（8）大气湍流对光电系统性能的影响难以完全被消除;（9）不需要投入很大精力去研究一些理想的问题。根据现状,提出了一些值得深入研究的大气光学问题。     

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。     

大气中的光学涡旋及其传播

光学涡旋在大气中的产生和发展是光波大气传输中的新现象,对光电工程应用具有潜在的重要影响和应用前景,从光场的相位奇性出发,讨论了光学涡旋的起源、形态,介绍了利用数值模拟方法获得的几种光学涡旋及其组合在均匀介质和非均匀湍流介质中的传播特征.讨论了湍流大气中光学涡旋的产生和发展以及光学涡旋拓扑荷的传递问题.分析了光学涡旋对激光大气传输相位校正的影响.指出了利用光学涡旋传播动力学特征的几种可能的应用工作.     

随机大气信道对激光信号传输影响的分析

首先介绍了激光信号通过随机大气信道时,大气中的气体分子和大气气溶胶离子、尘埃、雾、雨、霾等对激光信号的吸收和散射效应,造成了对激光信号的能量衰减,接着分析了大气湍流效应对光信号传输的影响,即光束的闪烁、弯曲、分裂.最后,对于不同大气条件下激光信号的传输进行了实验研究,给出了在同一时刻的不同天气条件、在同一天的不同时刻及不同能见度条件下的测试结果,并就实验现象进行了分析.所得到的结果很好地反映了理论分析,为大气通信提供了一定的指导.     

近地面中短程激光测距的大气传输特性研究

对激光测距过程中大气吸收和散射、大气湍流的影响进行了研究,并分析了常见的1.06μm近地面中短程激光测距的大气传输特点,为激光测距机的设计和应用提供了参考.     

自适应光学技术在大气光通信系统中的应用进展

大气光通信中大气湍流引起的相位噪声和光强起伏噪声会严重影响通信系统的通信质量,自适应光学补偿可在一定程度上解决问题.常规自适应光学技术对于解决上行链路、下行链路中的湍流扰动问题得到了理论和实验验证.强闪烁现象的存在使得常规自适应光学技术在水平链路中的应用受限,不使用波前传感器的自适应光学技术则为这一问题的解决提供了可能方案.随机并行梯度下降算法是该类自适应光学技术中一种较有应用前途的控制算法.     

光纤传感技术用于大气光学湍流测量

简要回顾了几种常用的光学湍流测量方法,分析了其适用条件和存在的主要问题.阐述了将光纤传感技术引入大气光学湍流测量领域的思想,并且提出了两种有望获得突破的技术方案,即光纤干涉法和光纤准直耦合法.实验研究表明,前者在2 cm的空气路径上,后者在10 cm的空气路径上即可获得明显的湍流信息.同时发现光纤系统的噪声和稳定性是制约研究进展的主要因素.     

无波前传感自适应光学技术及其在大气光通信中的应用

无波前传感自适应光学(AO)系统不依赖波前传感器可直接对系统性能进行优化。基于随机并行梯度下降(SPGD)算法,32单元变形镜,CCD成像器件等建立了无波前传感自适应光学系统实验平台。实验结果表明,参量选取合适时,系统对畸变波前具有较好的校正能力,但受限于较低的CCD采样频率,仅能校正静态或缓慢变化的像差。根据实验结果讨论了基于随机并行梯度下降控制算法的无波前传感自适应光学技术在大气光通信中的应用可能和应用方法,指出采用高速光电探测器件、高速数据处理及响应速度高的波前校正器与随机并行梯度下降算法相配合可用于补偿大气光通信中的大气湍流扰动。     

大气对地基激光通信系统的信号衰减分析

激光通信具有频带宽、速度快、稳定可靠、不受外界电磁干扰以及保密性强等优点.地基激光通信系统受大气信道的影响严重,有必要对大气信道的特性进行研究和总结.本文从大气的组成及特性入手,分析了对流层大气对地基无线激光通信系统的衰减特性,定量给出了大气衰减的理论公式,针对理论公式参数不易获得的问题给出了以能见度为参数的大气衰减的...     

干涉式大气垂直探测仪光学基板的轻量化设计

采取在光学基板背面挖减轻孔的方法来实现对干涉式大气垂直探测仪的光学基板进行了轻量化设计.通过有限元分析的方法首先确定最合理的减轻孔个数,然后采用有限元参数优化的方法对减轻孔的长、宽两个设计参数进行了优化,从而获得光学基板的最佳设计方案.轻量化后光学基板的质量减少到了原来的25%,因此光学基板的轻量化设计为今后航天仪器光学基板结构的设计提供了理论依据.     

激光在复杂大气环境下传输特性的仿真

随着激光技术的发展,激光复杂大气环境下的传输特性一直是激光领域的研究热点.综合激光大气传输的Lam-bert-Beer定律,结合瑞利散射、米散射等经典理论,设计出一套仿真系统,可以模拟激光在复杂大气环境中的传输过程.同时,为了得到经过湍流之后的最终光场,采用基于傅里叶变换的多层相位屏模拟湍流产生的随机扰动,仿真出光斑随...     

Collins公式及其在光学中的应用

本文讨论了Collins公式及其在B=0时的推广形式的应用,并使用矩阵光学技巧和Collins公式这一新方法处理了经典光学中典型的干涉和衍射现象。     

激光大气传输透射原理及应用

分析了激光大气传输时的衰减过程,介绍了几种情况下的大气散射透射率.以典型的1.06μm激光为例,详细推导了其经大气吸收和散射后的透过率,在此基础上举例说明了运用激光透射规律所设计的一些装置及其应用.