光学镜面污染对激光传输特性的影响

光学镜面的散射对光学系统的性能有十分重要的影响。选用可见光0.632 8m、近红外光1.053 m 和热红外光10.6 m 三种激光波长，利用修正的米氏理论和光学表面的双向反射分布函数（BRDF）研究光学镜面在不同污染条件下激光的传输特性。研究结果表明:当镜面粗糙度远远小于入射光波长（ ）时，干净镜面的散射强度与成正比，与成反比。污染镜面散射强度与污染颗粒的尺寸和数量有关，颗粒分布越复杂，散射越显著。另外，波长越短，BRDF 越大，散射越复杂。     

镜面颗粒影响激光散射特性的模拟仿真

光学镜面上的激光散射特性对光学系统性能的影响十分重要。利用修正的米氏散射理论模拟计算了光学镜面的双向反射分布函数(BRDF)。结果表明:镜面上的颗粒污染物能够十分明显地影响光的散射特性。此外,入射激光的波长与BRDF的值成反比,波长较短时,散射较复杂。因此,保持镜面的洁净对维护光学镜面的性能十分重要。     

光学元件表面洁净度对其表面散射特性的影响

针对光学系统在实际工作中元件表面污染粒子对光的散射问题,以空气中Al2O3污染粒子为例,基于米氏散射理论,模拟和分析了元件表面双向反射分布函数（BRDF）随散射角的变化规律,进而定量计算了元件表面全积分散射值（TIS）。在此基础上,进一步分析了影响表面洁净度的三个主要因素（空气洁净度、工作面朝向和曝露时间）对元件表面BRDF及其TIS值的影响。结果表明,空气洁净度等级、工作面放置方向和曝露时间等对元件表面散射量的影响均较为明显。其中,工作面的放置方向对元件表面的散射影响尤为突出,水平向上放置（TIS=1.9310-4）较之垂直放置时（TIS=8.0710-5）散射量增大一个量级,而较之工作面水平向下放置时（TIS=3.1210-6）增大两个量级。最后,以卡塞格伦望远镜为例,针对其主镜的污染容限问题,分析了不同空气洁净度条件下主镜表面洁净度达到污染容限所用的曝露时间,可为实际工作中污染控制和保证系统对微弱目标信号的有效探测提供参考。     

光学镜面污染颗粒吸收特性的影响分析

针对实际工作中的光学元件表面粒子污染,以米氏理论为基础,分析了在风沙地区空气中污染颗粒(以SiO2为主)对入射激光能量的吸收效应。此外,进一步分析空气洁净度、元件工作面的朝向以及放置时间等对光学元件表面吸收特性的影响。结果表明,空气洁净度等级越高、元件工作面朝上、放置时间越久,光学元件的表面吸收能力越强。研究成果可为实际应用中光学系统的镜面污染控制提供理论参考。     

相对湿度和粒子形态对海盐气溶胶粒子散射特性的影响

根据海盐粒子在不同相对湿度条件下的不同形态,分别建立了低湿度（RH=0%）、中湿度（RH=50%）和高湿度（RH=95%）三种条件下海盐立方体和球形粒子模型。利用离散偶极子近似法（DDA）、Mie散射理论研究了相对湿度和粒子形态对海盐散射的特性影响,采用离散坐标法（DISORT）研究了相对湿度和粒子形态对海盐特性的影响。结果表明:相对湿度和粒子形态对海盐散射特性影响较大,不同相对湿度条件下,海盐气溶胶粒子由于相态不同,呈现出不同的特性。中湿度条件下,粒子形状因子对海盐散射辐射特性的影响更强。当光学厚度较小时,球形-立方体海盐气溶胶的双向反射分布函数（BRDF）相对差异超过15%,在研究海盐气溶胶散射辐射特性时,需同时考虑相对湿度和粒子形态的影响;当光学厚度较大时,相对差异不超过5%,一定精度范围内,可采用等效球方法进行模拟计算。研究结果对于大气气溶胶散射和辐射传输理论及应用研究具有重要的参考价值。     

雷达定标卫星光学散射特性研究

对主体为铝球用于雷达定标的一批卫星进行了地基光学观测,验证了其光度变化和光谱特性简单,易于开展光度和光谱特性影响因素分析。实验室对铝球的仿真测量也证明了铝球具有各向同性好、反射特性和光谱特性平稳等特点。研究团队基于测量结果构建了铝制球体卫星的光度计算模型,与实测结果的对比分析表明,利用铝制球体的材料特性和外形特征可最大程度的简化卫星光度计算模型,也证明了实测方法和光度计算模型构造方法的正确性,使得卫星光度可实时保精计算,可应用于天基和地基光电探测设备的动态能量定标和高速、变速运动状态下的探测能力标定。     

光学表面的标量散射理论

简要论述了标量散射理论的研究进展做,着重介绍了Beckman的一维标量散射理论和几种典型的多层膜散射模型-非相关表面粗糙度模型、附加表面粗糙度模型和非相关体内不均匀模型,比较了这些模型在中心波长为632.8nm的11层高反膜的散射特性.结果表明,非相关体内的不均匀性引起反射能带边缘散射,反射能带内的散射主要由附加表面粗糙度引起.理想粗糙度对膜系反射带内的散射影响很小,对反射带边缘几乎无影响.预测了标量散射理论的应用领域及前景.     

空间目标光学散射特性研究进展

空间目标光学散射特性建模与分析是空间光学监视系统论证设计、性能评价的前提和基础。以空间目标的可见光与激光散射特性为主要研究对象,分析了空间目标光学散射特性的基本研究内容和方法,介绍了国内外应用于卫星表面材料的比较典型的BRDF 模型,从卫星表面材料BRDF 测量与建模、目标可见光散射特性测量与仿真计算和空间目标LRCS 测量与仿真计算三个方面,介绍了国内外典型研究单位的研究成果以及下一步的研究发展方向。可为空间目标光学特性研究思路与方法提供借鉴。     

激光加工散射网点火山口对导光板光学的影响

针对激光加工导光板散射网点周围存在环状熔融物(火山口)对导光板光学影响的问题,进行了网点加工实验和光学仿真研究。采用CO₂激光在PMMA上进行打点实验,观察测量火山口的三维形貌尺寸,分析在不同能量参数下火山口的特征变化。为了提高激光导光板的光学性能,按照散射网点密度正比于其所在位置距光源距离的网点密度分布理论,在UG和TracePro软件中建立模型,仿真分析了火山口宽度和高度变化对导光板光学的影响,通过多次仿真得知,火山口在一定程度上提升了出光平均值,但随着火山口高度和宽度的增加出光平均值的增加减弱;另外火山口参数变化对导光板均匀度的影响较小,均匀度均可维持在88%以上。     

粗糙表面光散射特性研究与光学常数反演

测量了特殊的镀金聚酯薄膜、镀铝绝热材料和硅化合物材料表面的激光(1.06μm)双向反射分布函数、光镜反射率谱、总体反射率谱以及等效光学常数,利用多参数优化的遗传算法,建立了材料表面的BRDF统计模型。并采用Powell算法反演了铝基绝热材料在不同波段上、某一波长的光学常数。     

光学表面散射模型探索

文章讨论了光散射模型和表面粗糙度的统计特征。由数值解得到：入射角在决定散射曲线的行为中起着重要的作用。     

光纤波片对光纤环形镜线性传输特性的影响

利用单模光纤应力双折射率效应，在线性光纤环形镜中引入在线光纤波片、通过改变光纤波片主轴方向，可以实现对一光纤环形镜率和反射率的实时调节。实验结果与理论分析的相致。     

水泥路面激光散射特性研究

为了通过激光散射特性识别不同粗糙程度水泥路面,设计了路面粗糙度测量系统.使用千分表测量水泥路面高度分布,计算高度均方根与相关长度.根据以上参量采用功率谱频域滤波生成随机粗糙表面以模拟水泥路面,通过切平面近似将粗糙面离散为大量微面元,由菲涅耳公式计算本地场,利用蒙特卡罗方法获取不同偏振光入射条件下粗糙面双向与后向散射光强...     

四元镜像对称结构光子晶体的光学滤波特性

通过传输矩阵法理论,研究四元镜像对称结构光子晶体(BCD)7A(DCB)7的光传输特性,结果表明,光子晶体可实现双通道窄带光学滤波功能,而且两通道的光学滤波特性对各薄膜介质层的物理厚度响应很灵敏,但响应机制不尽相同。对于短波滤波通道,滤波品质因子Q随B、C、D介质层物理厚度dB、dC和dD的增大而下降,其中Q随dC增大下降速度最快,随dD增大下降速度次之,随dB增大下降速度最慢,但滤波品质因子Q随A介质层物理厚度dA增大而快速提高。对于长波滤波通道,滤波品质因子Q随B、D介质层物理厚度dB、dD的增大而快速提高,其中Q随dD增大提高速度最快,随dB增大提高速度次之,但滤波品质因子Q随C、A介质层物理厚度dC、dA增大而下降。此外,随着各介质层物理厚度的增加,双滤波通道都产生了红移现象,但是滤波通道的透射率保持100%不变。该研究结果可以为设计和制造高品质的光学滤波器件提供参考。     

Effect of Brillouin scattering on optical fibre communication usingsolitons

The limitation imposed by the Brillouin effect on both bright and dark solitons is examined. Bit rates in excess of 100 Gbit/s are allowed, although WDM or sliding filters must be used with bright solitons     

反射镜面形畸变对相干激光通信的影响

研究了相干激光通信系统中由反射镜面形畸变造成的信号光波前畸变,进而分析了信号光和相干光波前失配引起的相干效率下降以及误码率的上升。仿真结果表明,反射镜面形的峰谷值对通信链路性能影响较大;相比而言,畸变的大小对于链路性能影响有限。     

二维粗糙面两束波束散射特性研究

基于Kirchhoff近似,推导两束波束散射强度相关系数的表达式,数值计算漫射强度及散射强度相关系数随角度差、相关长度及粗糙度变化情况。结果表明:散射角对粗糙表面相干散射强度与光滑表面相干散射强度的比值有影响,当两束波束的入射角、方位角均相等,意味着两束波束相互重合且散射强度比值为单波束比值的四倍;当两束波束的入射角、方位角中有一个角度不相等,由散射场干扰效应的影响,相干散射强度比值都会减小。相关长度的变化与漫射强度和散射强度相关系数均成正比;随着入射角度差增大,漫射强度的后向散射效应增强,且散射强度相关系数变小,说明两束波束的干扰越严重;随着散射角的增大,总散射强度受干扰项散射强度影响较大,则后向散射效应增强。