降雨量对激光传输距离的影响分析

激光在近地大气降雨环境中传输时,易被雨滴散射和吸收,研究不同降雨条件下激光透过特性,为激光探测在目标探测系统中克服降雨因素的影响提供了一定依据。在Mie散射光学理论基础上,以韦布分布为雨滴尺寸分布模型,计算激光波束在雨中的传输衰减特性在降雨量不同时随距离的变化关系,分析在不同传输距离上5种典型降雨量对激光在水平传输路径上的衰减影响,并利用Modtran软件计算结果验证该计算结果的正确性。研究表明,激光透过率随着降雨量以及传输距离的增加而下降,且降雨量越大,在一定传输距离上下降速度越快。这些结论为目标探测系统在不同降雨环境中发射系统功率与接收系统精度的选择提供了一定的理论依据。     

降雨和雾气天气下自由空间光通信性能研究

天气的影响会导致自由空间光通信系统性能恶化。利用Mie理论和两种雨滴谱分布模型,计算了不同降雨量下大气激光传输的衰减;根据Kim和AlNaboulsi模型计算了激光在不同能见度下的衰减。研究了降雨和雾气对自由空间光通信系统性能的影响,分析了不同降雨量时降雨和雾气天气条件下传输距离与误码率的关系以及发射功率与误码率的关系。结果表明,降雨量不同会影响通信距离;雾天衰减比雨天衰减更为严重,通信距离变短,为保证系统正常工作,可以适当加大发射功率。     

激光大气传输的雨雾衰减特性研究

各种特殊天气的影响是制约无线光通信发展的重要因素,雨雾等天气对激光信号传输的衰减影响很大。主要研究了各种雨雾天气对激光大气传输的衰减特性,根据Mie散射理论分析了精确计算激光信号衰减的方法,并对几种常用的雨雾衰减经验模型进行Matlab数值仿真,通过分析从中得出激光衰减系数和雨雾天气能见度的关系。     

非致命激光武器雨中传输衰减系统设计研究

非致命激光武器实际应用中会受到大气环境影响,造成激光能量衰减,严重影响其作战效果。为精确了解激光在雨中传输的衰减,本文建立了激光在雨中传输的衰减模型,分析研究了激光在雨中的透过率,搭建了激光在雨中传输的衰减实验平台,实验研究了激光透过率与降雨强度和传输距离的关系。结果表明,激光在雨中传输衰减很大程度上取决于降雨强度和传输距离,雨量越大,传输距离越远,衰减越严重,当雨量为60 mm/h,激光传输200 m距离时,透过率已不到40％。仿真和实验结果吻合较好,说明所建立的衰减模型基本符合实际情况,同时也表明搭建的激光雨中传输衰减系统可以用于研究非致命激光武器雨中传输衰减,具有结构简单、易于操作、灵活性较好等优点。     

1.06 μm激光大气透过特性的数值计算研究

利用Modtran大气辐射传输模型,分析大气环境对1.06μm激光透过特性的影响,包括大气分子,气溶胶,雾,降雨,水平能见度以及不同的探测路径对1.06μm激光透过特性的影响。研究表明,1.06μm激光在大气传输中大气分子吸收效果非常小,基本可忽略不计;气溶胶对其的影响则较大,且透过率随着能见度的降低而减小;雾和降雨对激光的衰减作用非常明显,在大雾或者中雨大雨的条件下,激光的透过率非常小,基本很难通过。这些结论对于1.06μm激光制导武器的论证、研制、仿真和作战具有积极的意义。     

雾天环境下激光传输的衰减特性研究

激光在大气中传输时容易受天气的影响,因为雨、雪、雾等恶劣天气对激光有严重的衰减作用,会使通信的稳定性变差.因此分析激光在不同天气条件下的传输效应和衰减特性非常有必要.本文根据辐射雾和平流雾中含水量和能见度的经验关系,分析了雾天气对激光大气传输衰减的计算公式,并对三种常用的雾衰减经验模型进行了Matlab数值仿真,得出了激光衰减系数和雾天气能见度的关系.     

1.06 μm激光大气透过特性的数值计算研究

利用Modtran大气辐射传输模型,分析大气环境对1.06 μm激光透过特性的影响,包括大气分子,气溶胶,雾,降雨,水平能见度以及不同的探测路径对1.06 μm激光透过特性的影响。研究表明,1.06 μm激光在大气传输中大气分子吸收效果非常小,基本可忽略不计;气溶胶对其的影响则较大,且透过率随着能见度的降低而减小;雾和降雨对激光的衰减作用非常明显,在大雾或者中雨大雨的条件下,激光的透过率非常小,基本很难通过。这些结论对于1.06 μm激光制导武器的论证、研制、仿真和作战具有积极的意义。     

气海动态跨介质海面蓝绿激光下行传输链路上的散射特性（特邀）

实现空天地海立体化光信息传输的技术瓶颈就是需要解决气海-海气跨介质动态海面条件下激光上下行传输问题。文中主要利用海水环境下蓝绿激光作为载波,提出了蓝绿激光通过气海动态跨介质海面的下行传输数值研究方法。详细讨论了近海面大气海雾、海面风速和海水中的粒子分布对蓝绿激光下行传输散射特性的影响。数值计算了不同风速下蓝绿激光透过率随透射角的变化以及不同近海面大气海雾能见度、不同叶绿素浓度、不同气泡浓度等条件下蓝绿激光下行传输的透过率。结果表明:蓝绿激光在海水中传输时,气泡对激光衰减的影响随着风速的增加而增加,随着传输深度的增加而减小;随着近海面大气中海雾能见度的增大,蓝绿激光通过大气海面和海水的透过率逐渐增大,随着传输距离的增加,叶绿素的影响逐渐增大,蓝绿激光的透过率减小。文中工作对气海-海气蓝绿激光跨介质上下行无线光传输和通信提供理论和技术支撑。     

雾天环境中激光传输的衰减特性研究

根据辐射雾和平流雾中含水量和能见度的经验关系,分析了雾天气对激光大气传输衰减的计算公式,并对三种常用的雾衰减经验模型进行Matlab数值仿真,得出了激光衰减系数和雾天气能见度的关系。最后,针对三种半经验模型所存在的缺陷,通过Mie散射理论提出了一种包含测量距离、接收器视场角等信息的新的经验公式。     

海上激光斜程传输的大气透过率研究

为了确定激光器的发射功率,研究了海上激光斜程传输的大气透过率.通过对海上激光大气衰减的分析,推导并计算了1.06μm激光斜程传输的大气透过率,绘出了10.6μm激光大气透过率与能见度及传输距离的关系图.最后得出了一些关于1.06μm和10.6μm激光海上斜程大气传输的数据和结论.这对激光武器的研究有一定参考价值.     

降雨对海南地区无线激光通信系统的影响

根据海口市连续10年降雨统计资料分析降雨对该地区架设无线激光通信设备的影响.研究了海口地区降雨特点对光链路传输的影响,对链路功率余量,误码率和最大通信距离进行了分析和计算.结果显示降雨严重影响系统的通信时长和通信距离.为海南以及类似气候条件地区建立大气激光通信系统的设计提供了参考.     

海面水雾对激光传输的影响分析

为了研究水雾对激光传输的影响,采用理论分析与设备实测相比对的方法,对水雾的近红外消光特性进行了理论分析和实验验证,取得了海洋环境雾天不同能见度条件下的激光大气传输衰减特性测量数据及同等试验条件下的模拟计算对比数据。结果表明,海洋环境下,水雾是影响激光大气传输的主要因素,其消光系数量级在10-1km-1或100km-1,水雾对激光传输的衰减是大气分子散射和吸收所引起衰减的十几倍甚至几十倍;结合实测数据对经验常数C进行了修正,得到基于能见度的1.06m激光在海雾中衰减的经验公式。所得结果对科学评价激光对抗装备远场效能具有参考意义。     

0.55 µm 激光在复杂组分雾霾中的散射传输特性

基于典型雾霾粒子的消光、吸收、散射截面、不对称因子参量和粒径分布函数的分析, 运用蒙特卡罗方法研 究了不同组分、不同混合方式的雾霾介质中波长 0.55 µm 激光的传输散射特性, 比较了典型污染物颗粒介质对光的透 射率影响。研究表明, 同等浓度下, 硫酸铵介质对光的透射率最高, 碳溶胶介质的透射率最低, 且雾霾的透射率小于灰 霾透射率。此外, 对不同混合状态簇团粒子组成介质的透射率比较分析表明, 典型污染物粒子外混合状态和内混合状 态对光的衰减性几乎相同, 而雾霾介质中水组分的分布对光的透射率有明显的影响。     

雾天多次散射对激光透射仪能见度测量的影响

为了分析雾天多次散射引起的激光透射仪能见度测量误差，结合激光大气透射仪的系统参量，基于平流雾和辐射雾分布模型，采用蒙特卡洛法对激光在雾中的传输特性进行了理论分析和数值模拟，获得了雾天透过率数据，并计算得到了多次散射引起的能见度误差。结果表明，在雾天气下随着空气中含水量的增多，多次散射越明显，透过率测量误差越大，辐射雾的透过率相对误差高达116.76%；同等条件下，当接收机直径为100cm时，辐射雾多次散射引起的能见度测量误差为19.30%；同时选取较小的接收机直径可以减小多次散射引起的能见度测量误差。因此, 在雾天应用激光透射仪进行能见度测量时，需考虑多次散射的影响。此研究结果对实际雾天气下激光大气透射仪能见度的测量具有重要的指导意义。     

基于光谱等分法估算复杂大气条件下红外成像系统的MRTD和作用距离

大气透过率是影响红外成像系统作用距离的重要因素。在大气传输过程中,红外辐射会受到大气分子的选择性吸收、散射以及复杂气象条件等的影响,这使得大气透过率成了一个复杂参量。用光谱等分法计算了大气透过率。首先利用MODTRAN软件计算一定距离时各谱线的大气透过率并建立数据库,然后按一定间隔等分光谱区域并调用数据库计算出各微小光谱区域内的大气透过率,最后将其代入模型用以计算红外系统的作用距离。与利用常数或者平均大气透过率的计算方法相比,该方法提高了计算结果的准确度。计算并分析了探测高度、湿度以及雾霾等复杂气象条件对红外成像系统MRTD和作用距离的影响。     

锑化铟光电探测器的远距离激光干扰研究

激光器性能(功率、波长、发散角等)、激光大气传输特性等直接影响激光对光电探测器的远距离干扰效果。测量得到锑化铟光电探测器的光谱响应曲线及饱和功率密度阈值曲线,利用MODTRAN软件分析了两种特定传输路径下大气传输透射率随激光波长的变化曲线。结合中红外波段激光器的发展现状,分析了特定激光器的大气传输透射率,计算得到了利用氟化氘激光器和光参量振荡器有效干扰锑化铟探测器所需的激光功率阈值。     

激光引信在降雨中的光束扩展特性

激光引信在降雨中工作时会受到雨滴的散射和衰减效应,使光束质量变差,回波能量减小,从而影响探测系统的性能。以蒙特-卡罗方法为基础,给出了激光在降雨中的传输模型,分析不同模拟条件下光束的扩展特性,并进行实验测试。由仿真分析可知,雨滴对光束的散射作用导致光斑扩散,从而光束能量密度减小,并且随着降雨强度、传输距离和光束发散角的增大,光子散射次数增多,光斑直径扩大,到达接收面的光子减少,光束能量衰减。实验测试结果与仿真计算基本一致,最大误差不超过4%,很好地验证了模型的准确性。