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。     

非线性光学效应在激光大气传输补偿中的应用

简要介绍了利用非线性光学效应实现激光大气传输补偿的基本过程,分析了非线性光学效应在激光大气传输补偿中的应用现状及可能的发展趋势。最后还简要介绍了国内在这个方向上开展的工作和进展情况。     

大气激光音像传输系统

分析了大气对激光通信的影响,将激光通信和音像多媒体技术结合起来,从短距离、小功率大气激光传输系统考虑,提出一种可行的发射系统电路设计方案.最后对系统进行联调测试,并对实验结果进行说明.用简单的方法实现了短距离音像信息的无失真传输,其结果对远距离、大功率激光通信大型系统的研究有一定的参考价值.     

大气折射和色散对激光传输的影响

由于大气折射和色散效应,当用可见光或红外线瞄准目标而用另一波长的激光对目标进行探测或打击时,瞄准路径和激光传输路径是不一样的,瞄准点和激光束之间存在误差。本文建立了大气层折射模型,并给出了在不同仰角时,用可见光(0．55μm)和红外线(4μm)进行瞄准、用CO2激光器对10km远的目标进行探测或打击,瞄准点和CO2激光束之间的距离大小。     

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。     

常用激光大气传输特性分析

评述了常用激光在大气传输中的大气衰减。利用模式大气计算了常用近红外至中红外六种激光的衰减系数，指出拉曼频移ＹＡＧ激光（λ＝１．５４μｍ）的衰减系数最小，三咱化学激光虽然都受水气吸收的影响，但单线输氧碘激光的衰减最小，氟化氘激光共次。控制氟化氢泛频激光的输出谱线，有可能达到与氧碘钉当的透过率、二氧化碳激光最适宜用于一些特殊天气。     

1.06μm激光的大气传输特性

利用国内外观有资料对１．０６μｍ激光的大气传输特性进行了分析归纳,得到了一些有价值的结论,并提出了一些推论。文中推出：１．０６μｍ激光在大气中传输时其分子吸收效果可视为０,分子散射效果可忽略,气溶胶的吸收效果较小,故只需考虑气溶胶的散射效果;１．０６μｍ激光在相同传输距离情况下在地面水平传输时衰减最大,而随着距地面高度的增加,衰减明显减少,至４０ｋｍ处衰减几乎为０。     

超短强激光脉冲大气传输效应建模

超短脉冲强激光大气传输在光学遥感、电子对抗以及人工放电等方面具有重要的应用,对超短脉冲强激光在大气中的传输进行了理论分析,对超短脉冲强激光大气传输中各种线性效应及非线性效应。诸如色散效应、非线性自聚焦效应、受激拉曼散射效应、多光子电离及隧道电离效应、电离引起的能量损耗效应、相对论聚焦、有质动力激发的等离子体尾波场等效应进行了讨论,给出了一组描述超短脉冲强激光大气传输的三维非线性传输方程,为此类问题的进一步研究提供了理论基础。     

多光束激光大气传输

热晕效应存在时,利用发射多个激光束可以显著地提高光束到达靶面的光强峰值。数值模拟结果显示,比单光束到达靶面的光强提高两倍以上。     

绵阳地区近地面层大气光学参数的测量与分析

利用大气光学参数测量系统对各种大气光学参数进行了实地测量,通过对实验数据的统计分析得出了绵阳地区近地面各种大气光学参数的初步变化特点,对绵阳地区的大气光学参数结构特性有了初步的认识,其结果为进一步进行激光传输和大气性质的遥感探测及实际激光工程应用提供了有益参考.     

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.     

无线光通信大气信道特性测试方法研究

大气信道是影响无线光通信质量的主要方面,为了全面掌握目前出现的信道测试方案,采用归纳总结和对比分析的方法,并结合实际测试,对信道测试方法进行研究。从大气衰减效应、光强闪烁效应以及光束漂移效应三方面测试内容出发,研究了各自运用的测试方法,并给出了相应的示意图,同时对比分析各自的优缺点,为采取合适的大气信道测试方法提供理论依据。     

光纤通信网络在高速数据采集系统中的应用

基于光纤通信网络对一种高速数据采集系统进行了设计。通过多路数据采集方式,并与光纤通信网络相结合,使得高速数据采集能力得到大幅提高。该系统主要由处理系统、采集模块及光纤网络共同构成,光纤通信网络前端采集模块在模拟滤波、采样完成后,通过处理器实现信号的传输。此外,通过光数据采集系统实验,证明了在高速数据采集系统中应用光纤通信网络能实现速率在10 Gbit·s-1以下的光数据接入采集。     

二维大气无线光码分多址通信系统

在无线光通信系统中采用光码分多址(OCDMA)技术,可以充分利用其丰富带宽,提高系统性能。考虑背景光噪声、探测器噪声、多用户干扰和大气闪烁等影响因素,给出了二维无线光码分多址(2D-WOCDMA)系统模型,在该模型中采用了脉冲位置调制(PPM)和光纤布拉格光栅(FBG)编解码器。通过数值分析,详细讨论了该无线光通信系统的性能。结果表明,大气闪烁是影响二维无线光码分多址通信系统性能的重要因素,当其对数方差较大时,系统难以实现通信,需要采用诸如多用户检测、信道编码及阵列接收等技术提高系统的性能;二维无线光码分多址通信系统适合采用1550 nm波段;该通信系统还受背景光、雪崩光电二极管(APD)增益和调制消光比等因素的影响。     

10.6μm激光在大气中斜程传输时相对等效光程的估算

简单介绍了大气的有关知识和辐射的大气传输，归纳总结了国内外对辐射在大气中传输的研究成果，得到了辐射在大气中不同方向传输时的光程折算公式，推导出了激光在大气中不同方向传输时相同能量密度的光程折算公式．     

卫星遥感气溶胶光学厚度在北京2008年地面空气质量监测上的应用

利用卫星遥感地面空气质量是近年来随着空间遥感手段的进步而发展起来的一项新技术,如何利用卫星遥感的大气气溶胶光学厚度产品来定量评估地面空气质量是个难题.利用高分辨率的大气气溶胶光学厚度产品,经过垂直分布的订正和湿度影响的订正,分别得到地面气溶胶消光系数和地面"干"气溶胶消光系数.通过与地面PM10质量浓度的相关分析表明,地面气溶胶消光系数具有比大气气溶胶光学厚度更高的相关系数,而经过湿度订正的"干"气溶胶消光系数具有比前两者更高的相关系数.利用华北地区"干"气溶胶消光系数的分布评估了2008年夏季气溶胶变化情况,与往年同期相比,地面气溶胶消光季节平均下降约17%～20%,而华北平原其他城市和地区则没有显著变化,说明北京地区气溶胶浓度的下降与局地减排有直接关系.     

非视线光散射通信的大气传输模型

利用大气对光的散射作用可以实现非视线通信.在单次散射假定下,研究了非视线光散射通信系统的大气传输模型.利用该模型分析了光源发散角、接收视场和收发仰角等系统几何参数与接收散射光能量之间的关系;重点讨论了大气分子散射和气溶胶散射各自对接收散射光能量的贡献.结果表明当系统的收发仰角较大时,接收光能量主要来自大气分子散射;反之,气溶胶散射则成为接收光能量的主要部分.对于工作在日盲紫外光谱区的非视线通信系统,增加接收视场可以有效地增大系统的信噪比.发现在两种典型的收发仰角情况下,接收散射光能量随光源发散角的变化趋势是相反的,这说明光源发散角要根据实际的应用场合设计确定.     

地基微波辐射计探测低层大气参数研究

基于地基微波辐射计扫频和扫角的通道选取方法,利用青岛气象站2005～2013 年探空数据结合BP神经网络训练数据来反演低层大气参数。将反演得到的低层大气参数与实际探空廓线对比,得到反演的均方根误差小于0.8K。在此基础上,联合辐射计测量参数提出了低层大气参数反演新模式的初步构架,为实时探测低层大气参数提供了更为合理的依据和方法。     

一种平滑大气湍流效应的小型化光学天线设计

大气湍流严重影响着无线光通信链路的可靠性和稳定性,已经成为无线光通信设备面向工程化应用的瓶颈。文章通过对比分析用来平滑、克服大气湍流效应的不同方法与手段,提出了一种基于空间分集技术的光学天线设计方案,以期满足工程化应用的需要。