影响激光大气传输因素分析

大气对激光传输的影响因素很复杂,如大气湍流、大气气溶胶及大气分子(如CO2、H2O和O3)的吸收和散射等。气溶胶和大气分子的吸收和散射引起激光能量的衰减,作用距离下降;大气湍流引起激光束的偏转、抖动,强度起伏(闪烁)等效应,使激光的空间相关性下降,影响激光的作用效果和精度。详细论述了这些因素对激光大气传输的影响。     

中国典型地区大气光学特性及其应用

大气的光学性质决定了大气辐射平衡;各种先进光电技术的应用场景绝大部分都位于地球大气层内或通过大气路径,相关光电系统的功能受到大气光学特性不同程度的影响.大气光学特性(包括地表的光学特性和天空背景辐射特性)是光波在大气中传播和大气辐射传输研究必需的基础物理性质,在气象、气候和天文观测等基础和应用研究以及自适应光学技术、自由空间光通讯等光电工程应用中具有十分重要的作用.中国的自然环境十分复杂,相应的大气光学特性不能简单的套用国际上其它地区的模式.应进行中国大气光学特性的区域划分,在各个典型地区进行大气光学特性的系统测量和数据分析,对有关大量气象和大气光学特性观测资料进行分析研究,获得各典型地区大气光学特性的统计特征,建立可用于辐射大气传输、光波大气传播研究、光电系统分析与设计等的我国各个典型地区的大气光学特性的统计平均模式,研制光辐射大气传输及其光电应用软件包.     

高能激光大气传输性能评估技术

激光在实际大气中的传输效果不仅与其自身传输机理有关,还与大气因素密切相关,因此,准确评估激光大气传输的效果,不仅需要开展激光传输机理的研究,建立激光大气传输数理模型,还需要对实际传输过程中的大气光学特性进行测量、分析和预测。鉴于实际大气环境的复杂性及多因素耦合的制约,激光大气传输的机理研究大都采用大气参数可控的物理实验平台和数值仿真软件平台进行研究,而大气光学特性的研究则在大量实地测量分析的基础上,重点发展基于物理相关性分析和数学模型构建的光学湍流模式化表征研究。简要介绍了国内外高能激光大气传输性能评估技术的发展情况,面向高能激光系统未来的实际应用,指出了其发展趋势。     

地球大气介质对激光束反射

在研究激光大气传输中,不仅要考虑吸收和散射损耗,还应研究大气反射损耗。为此,根据大气介质的分布规律可得到计算大气反射率的理论公式。大气对激光束反射,与大气介质折射率分布特性有关。实际上,地球大气介质折射率近似为球面对称分布,n=n(r)。     

"激光大气传输与激光雷达"专辑简介

地球大气是我们赖以生存的生活环境,也是影响电磁波传播的随机非均匀介质.激光具有的高相干度、高亮度、方向性等普通光源无法比拟的优点使它在各个学科与技术领域的应用无所不在、与日俱增.但当激光在大气中长距离传播时,其优点被大大破坏,严重限制了各种激光工程(如激光通讯、激光雷达、激光测距以及激光能量输运等)系统的使用性能,甚至决定了激光工程系统的技术可行性.因此激光大气传输规律的研究正受到世界各国日益广泛的重视.对大气影响校正措施的研究导致了自适应光学等先进技术的诞生和蓬勃发展.     

激光束与光纤耦合优化取值及应用

运用衍射光学元件技术的进步,分析激光束与光纤的耦合特性。研究和实验光束用光纤传输的优化参数取值及相关因素。讨论光束变换的激光柔性加工PCB中的应用。     

海上激光低仰角大气传输研究

针对激光武器中的一些关键问题,研究了海上激光低仰角大气传输的特性。通过对海 上激光大气传输特性的分析,计算了1. 06μm 激光的低仰角大气传输的大气透过率,并对强激光大气传输作了定性的分析,给出了激光大气传输的补偿技术。最后得出了关于1. 06μm 激光海上低仰角大气传输的数据和结论。这对激光武器的研究具有一定的参考价值。     

海上激光低仰角大气传输研究

针对激光武器中的一些关键问题,研究了海上激光低仰角大气传输的特性。通过对海上激光大气传输特性的分析,计算了1．06μm激光的低仰角大气传输的大气透过率,并对强激光大气传输作了定性的分析,给出了激光大气传输的补偿技术。最后得出了关于1．06μm激光海上低仰角大气传输的数据和结论。这对激光武器的研究具有一定的参考价值。     

湍流大气中激光束抖动频率相关函数和降雨大气中激光束到达角起伏

一、引言 激光束在洁净大气中传播时，由于湍流的影响，光束波阵面到达角将作随机起伏，光束整体将作随机抖动。这些湍流效应严重影响激光大气通信和大气参数的光学法探测，所以人们对此作了大量研究。但是，对激光束在雨和湍流同时存在时传输的到达角起伏和湍流大气中双频光束抖动相关函数研究很少．而这些问题在实际工程应用中常涉及到。     

光纤传能特性研究

为了获得光纤传输高功率脉冲激光的主要特性,对光纤传能进行了理论分析和实验研究.结论是:光纤宏观弯曲对传输效率有比较明显的影响:光纤的芯径、数值孔径(NA)、长度等指标对高功率激光传输效率有很大影响;当传输激光功率大于某个闽值后,光纤内产生的受激拉曼散射(SRS)和受激布里渊散射(SBS)影响激光能量输出;光纤的端面质量限制了传输激光功率的提高,根据ISO11254(光学元件表面激光诱导损伤的光学测试方法)得出光纤的激光零损伤概率阈值可以达到58.6J/cm2;光纤输出光束截面能量分布被匀化.     

风控热晕下椭圆激光光束质量的优化研究

实际高能激光器(如半导体激光器、光谱合束系统)出射的激光存在椭圆分布的现象。高能激光在大气中传输时会遭遇非线性热晕效应,大气热晕效应对椭圆高斯光束传输特性的影响还未见报道。用解析和数值模拟方法研究了风控热晕下椭圆激光光束质量的优化问题,推导出了热畸变扭曲参数的解析公式,并证明了其正确性。研究表明：由于椭圆光束像散特性,大气热晕效应对其传输特性的影响与风向密切相关。当源平面处迎风方向的束宽越大(光斑面积相等)时,聚焦椭圆高斯光束受热晕效应的影响越弱,靶面光斑对称性越好,能量集中度越高,即靶面光束质量越好。因此,在实际工作中,聚焦椭圆高斯光束的短轴沿着大气的总体风向更有利于减弱热晕效应。并且,聚焦椭圆高斯光束达到稳态热晕的时间与源平面处沿风方向的束宽成正比。研究结论对高能激光大气传输的应用具有理论指导意义。     

激光告警中的信号探测原理

激光威胁信号在大气传输中的大气衰减、大气散射、目标斑点散射和大气闪烁,以及激光信号的背景强度等都对激光告警产生重要影响,本文对此作以概述,并分析了目标的反射特性和激光的水下传输,激光信号的探测和激光告警的实际情况。     

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.     

光纤激光的外腔谱组束和大气传输分析

采用Er^3＋/Yb^3＋共掺双包层光纤作为增益介质,实验实现了光纤激光器的调谐和三路光纤激光器的外腔谱组束,获得了光束质量因子Mx^2=1.304,My^2=1.151的组束激光。综合分析了外腔谱组束光纤激光在大气中传输时受到几种主要大气效应因素的影响,结果表明,在中等或弱湍流条件下,谱组束激光在5km的传输距离内,光束半径的变化不大,可以保证激光武器系统具有较好的战术应用效果。若在强湍流条件下运用,必须采用自适应光学补偿消除湍流的影响,才能保证激光武器系统的有效作战距离和传输效率。     

大气相干长度的对比实验研究

大气相干长度是在激光大气传输和自适应光学研究中对大气湍流介质进行定量描述的重要参量。介绍了利用激光大气闪烁测量反演大气相干长度和利用差分像运动测量法(DIMM)测量光波到达角起伏方差来确定大气相干长度的两种不同测量方法，并根据光波到达角起伏和激光大气闪烁这两种不同方法测量大气相干长度的仪器，在相同的近地面传播路径上进行对比实验观测，两者测量结果有时存在一定的偏差，但其量级和时间变化趋势基本一致，这两种测量方法相互得到了验证。最后还对实验观测结果进行了讨论，分析了误差产生的原因。     

光子晶体光纤飞秒激光技术研究进展及其前沿应用

光子晶体光纤(PCF)呈现出许多在传统光纤中难以实现的特性:可灵活设计的色散特性、增强的光学非线性特性、在极宽谱带内单模传输特性和增强的双折射特性等,使其从一出现便受到了广泛关注并成为近年来光学与光电子学研究的一个热点,在飞秒激光技术中得到了广泛的应用并极大地提高了锁模光纤激光器的输出水平.尤其以掺增益介质的双包层光子晶体光纤为代表的新型光纤激光技术的出现极大地推动了飞秒激光技术的普及化.阐述了近年来基于光子晶体光纤的飞秒激光振荡器、放大器方面的研究进展及其前沿应用.     

高功率激光束近地面大气传输研究

本文报导连续波高功率CO2激光束的近地面大气传输特性研究,激光功率为3kW～5kW,传输距离为77m～107m,获得了由于光束畸变和大气影响引起的接收光斑变化图样.     

激光告警中的信号探测原理

激光威胁信号在大气传输中的大气衰减、大气散射、目标斑点散射和大气闪烁 ,以及激光信号的背景强度等都对激光告警产生重要影响 ,本文对此作以概述 ,并分析了目标的反射特性和激光的水下传输 ,激光信号的探测和激光告警的实际情况。     

自适应锁相光纤激光阵列的湍流大气传输性能

研究一种具备校正活塞和倾斜像差能力的自适应锁相光纤激光阵列,利用多相位屏法对其在不同强度湍流大气中的传输性能进行数值计算,引入光束质量因子BPF对湍流大气的影响进行定量分析.当湍流强度较弱(折射率结构常数为Cn2+1×10-15m-2/3,传输距离为10 km,相干长度为4.3 cm)时,湍流大气对激光阵列传输的影响较小,光强分布与在真空中传输效果基本一致.当湍流强度较强(折射率结构常数分别为Cn2=5×10-15m-2/3和1×10-14m2/3,相干长度分别为1.6 cm和1 cm)时,自适应锁相光纤激光阵列的BPF分别为理想情形下的86%和70%;对应的未校正活塞像差和倾斜像差的光纤激光阵列传输至远场处的BPF值分别为理想情形下的55%和38%.计算结果表明,由于校正了活塞和倾斜像差,在较强湍流大气中传输时,自适应锁相光纤激光阵列能够显著提高远场光强的能量集中度.     

大气光学特性对激光工程影响的概率分析

大气光学特性具有复杂的空间和时间变化特性，它对激光工程的影响不能简单地评价。要透彻地了解激光工程系统在使用地区受大气影响的全貌，必须全面地分析各种可能的大气状态下激光传输的效果，使用概率进行评价。以合肥骆岗机场近地面0.946 μm的激光水平传输2 km为例，在全年大气条件下从大气分子吸收、大气气溶胶粒子消光和大气湍流效应各方面详细分析了传输效果，得到了传输效果的概率分布特征，说明了大气对激光工程影响的复杂性，为相关应用分析提供了示范。