1.06μm激光雷达目标散射特性的实验研究

文中给出了聚四氟乙稀、喷砂铝板、光滑铝板、４８＃砂纸、３２０＃砂纸、食盐等各类材料、针对１．０６μｍ激光且入射角在不同条件下,反射功率随入射光线与目标法线夹角θ的变化关系。得到了聚四氟乙烯最接近朗伯体,而光滑铝板接近镜面的一系列有意义的结论。实验中发现喷砂铝到了聚四氯乙烯最接近朗伯体,而光滑铝板接近镜面的一系列有意义的结论。实验中发现喷砂铝板等多种材料均存在程序不同的反射峰,其中入射角等于反射角时     

1.06 μm激光气溶胶凝聚粒子散射特性

气溶胶是大气电磁环境中的重要组成部分,气溶胶粒子严重影响1.06 m激光的传输特性。单次散射反照率和不对称因子是研究气溶胶中激光传输特性的一个重要参量。基于CCA模型,模拟了由64个球形原始微粒凝聚而成的四种取向气溶胶凝聚粒子。利用离散偶极子近似方法,数值计算了1.06 m激光入射情况下四种形状气溶胶凝聚粒子的单次散射反照率和不对称因子随入射角变化的值;并分析了尺寸参数对单次散射反照率和不对称因子的影响。结果显示:对于相同数目原始微粒的气溶胶凝聚粒子,其单次散射反照率和不对称因子明显依赖于入射光的入射角度和气溶胶凝聚粒子的形状;对于不同尺寸参数的气溶胶凝聚粒子,其单次散射反照率和不对称因子随尺寸参数的增大而增大,当尺寸参数大于3时,气溶胶凝聚粒子的散射主要集中于前向散射。     

1.06 μm激光大气散射模型研究

运用米氏散射理论,分析了单个粒子散射特性,建立了1.06 μm激光近地面大气传输散射模型.通过该模型的仿真计算,得到了不同离轴距离条件下,探测方向与散射照度的变化关系曲线;不同气象能见度条件下,散射照度随离轴距离的变化曲线.散射照度不仅与气象能见度有关,而且与激光传输距离也有很大关系.使用实测数据对模型进行了校验,结果表明,实测数据与模型计算数据能够较好地吻合.     

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。     

改进算法研究1064nm激光大气Mie散射特性

为了研究1064nm激光大气气溶胶粒子的散射特性,利用Mie散射累积相乘算法,对函数迭代式进行简化,减少存储数组,对无穷迭代进行有效截断,减少迭代次数。通过模拟得到单分系和多分系的散射分布特征,得出散射强度主要集中在前向小角度散射的结论,并讨论了散射光的偏振特性,得出散射光存在完全偏振光的结论。结果表明,改进算法具有收敛速度快、精度高的优点。     

改进算法研究1064nm激光大气Mie散射特性

为了研究1064nm激光大气气溶胶粒子的散射特性,利用Mie散射累积相乘算法,对函数迭代式进行简化,减少存储数组,对无穷迭代进行有效截断,减少迭代次数.通过模拟得到单分系和多分系的散射分布特征,得出散射强度主要集中在前向小角度散射的结论,并讨论了散射光的偏振特性,得出散射光存在完全偏振光的结论.结果表明,改进算法具有收敛速度快、精度高的优点.     

1.06μm激光在海水中传输特性的研究

分析了1.06μm脉冲激光信号与海水中各种物质的相互作用关系,分别就海水中水分子、浮游植物、黄色物质、悬浮颗粒与1.06μm脉冲激光的吸收和散射特性展开研究,最终构建了1.06μm脉冲激光在海水中的传输特性模型。该模型的建立,为采用1.06μm脉冲激光监测海洋环境参数奠定了理论基础。     

舰船尾流的激光散射特性

根据Mie 散射理论,在认为气泡不相干的情况下,计算了气泡在不同散射方向的散射强度,得出舰船尾流某个横截面上气泡群的光散射特性;计算结果表明气泡群的后向散射增强非常明显;舰船尾流横截面上尾流中心气泡的散射强度远大于尾流边缘处的散射强度,说明利用舰船尾流中气泡与背景海洋中的气泡对光散射的差异来作为鱼雷自导的一种手段是可行的。     

水中气泡激光后向散射衰减特性研究

采用Lambert-Beer定律对水中气泡后向散射光功率进行理论分析,并采用激光功率计对位于不同距离以及不同密度的气泡幕后向散射光功率进行测量,对测量数据进行了统计和分析.结果表明,气泡的后向光散射信号相当微弱,但由于气泡幕的存在,后向散射光功率有所增强;气泡幕后向散射光功率随气泡幕与探测器之间的距离变化,其关系服从Lambert-Beer定律;后向散射光功率与气泡密度有关,气泡密度越大,后向散射光功率越大.     

等离子体涂覆三维目标散射特性的PLRC-FDTD分析

采用分段线性递归卷积时域有限差分方法(PLRC-FDTD)分析等离子体覆盖三维目标的散射特性,分别计算了均匀和非均匀等离子体覆盖导体球的后向雷达散射截面.计算结果表明等离子体涂层选择合适的厚度、电子密度和碰撞频率,能够有效的减小目标的雷达散射截面.选择合适的参数,非均匀等离子体层有更好的隐身效果.     

应用激光侧向散射测量粒径分布的理论研究

提出一种新型的颗粒测量方法，基于Ｍｉｅ散射理论，从另一独特的视角接收大角度的侧向散射光，并建立新的理论模型，可使测量下限扩展，技术要求有所改善。结合目前已经成熟的半导体激光和ＣＣＤ技术，运用此原理可使颗粒测量仪器向更轻便、灵敏发展     

1.06μm激光的大气传输仿真研究

为了研究激光的大气传输特性,基于激光大气传输的一般模型,建立了激光传播到某一距离的功率衰减公式。采用定性定量的方法,利用MATLAB软件对模型进行仿真计算,分析了1.06μm激光大气传输的大气透过率以及到靶功率。结果表明,该模型对激光干扰空间探测器、清除微小碎片等提供了可靠的理论依据。这对于深入研究激光的大气衰减特性有一定参考价值。     

等离子体覆盖导体柱宽带散射特性分析

利用分段线性递归卷积频率相关时域有限差分（RLRC FD^2TD)方法研究了非均匀等离子体覆盖导体柱的散射特性，对TM波垂直入射时的双站、宽带仿真结果的分析表明，等离子体包层可以显著地减少雷达目标的电磁回波能量，衰减量与多种参数有关。     

舰船尾流模拟气泡的脉冲激光后向散射特性研究

在Mie散射理论的基础上分析了尾流气泡的光散射特性,并用脉冲激光对尾流模拟气泡幕的后向散射光信号进行了实验研究,对气泡幕位置、接收发射轴夹角和多次散射等影响因素进行了详细讨论。实验发现：气泡幕存在条件下后向散射光信号得到明显增强,且信号的峰值强度随气泡幕位置等参量的变化而改变：当气泡幕位置较近时,多次散射光信号将对接收信号产生明显的作用,是影响接收信号强度的一个重要因素。     

泡沫悬浮体对1.06μm和10.6μm激光的消光性能研究

为寻求对激光精确制导武器干扰的有效途径,研究了泡沫这种新型光电干扰介质。利用Mie氏理论,对处在军事上常用1.06μm和10.6μm激光波长上泡沫的质量消光系数与泡沫自身几种重要参数的关系进行了计算和分析。结果显示,在不同波长、不同泡沫溶液复折射率情况下,最优泡沫质量消光系数对应的泡沫球尺寸不同,而且壁厚相对较小的泡沫对激光辐射具有较好的消光效果。这一研究结果可为泡沫的战术运用提供理论基础。     

军事目标激光散射特性研究进展

军事目标的激光散射特性是影响装备作战效能的重要因素,对于研究激光装备的作用距离、装备的激光隐身性能具有重要的意义。本文介绍了目标激光散射特性的基本概念,从理论模型和经验公式两方面介绍了激光散射特性的理论建模研究成果,分析了各种模型和经验公式的适用范围。从目标表面材料BRDF测量、缩比模型LRCS测量、真实目标LRCS测量三个方面,分析了国内外典型测量方法、相关应用以及下一步发展方向,为后续目标散射特性的研究提供借鉴。     

1.06μm激光防龋作用研究

研究了Nd:YAG激光抑制牙釉质龋损进展的有效性。48颗牙釉质块经过表面处理后,分为6组:0.01W,0.3W,0.8W,1W,1.4W激光照射组及对照组,每组8块,将对照组及激光处理后的牙釉质块分别投入到5mL乳酸液(0.1mol/L)中,置于37℃水浴中恒温72h。用显微硬度计及扫描电子显微镜对其硬度及表面形态进行研究,结果显示与对照组相比,0.3W激光照射组龋损程度最小(p0.01),防龋作用显著。同时对激光防龋机理进行了探讨。提出恰当控制激光参数,使牙釉质表面瞬时温升为300℃～400℃时,可以达到最佳防龋效果。     

灰霾中主要污染物粒子散射特性的研究

分析了灰霾污染天气条件下气溶胶的物理光学特性,研究了PM2.5污染物粒子主要成分,包含硫酸铵、硫酸、硝酸铵和碳质气溶胶等粒子。运用Mie散射理论对此类灰霾粒子的光散射特性进行了研究,分析计算了上述几种粒子组分的散射、吸收、消光效率因子以及散射相函数。结果表明硫酸铵、硫酸和硝酸铵粒子主要以散射作用为主,吸收效应很弱几乎为零,且散射效率因子随尺度参数振荡衰减最终趋于常数2,而碳质气溶胶粒子则表现出较强的吸收效应。最后通过对比不同半径不同粒子的散射相函数,结果表明粒子相函数对粒子大小和复折射率较为敏感,且前后向散射具有一定的对称性。该研究结果可用于大气污染光学遥感监测。     

1.06μm直接接收米散射测风激光雷达的性能分析

介绍了基于Fabry2Perot 标准具的直接接收米散射1064nm 测风激光雷达的工作原理, 设计了利用该原理进行风场测量的激光雷达,并估算了该系统的设计性能,进行了系统测量误差分析,结果表明:高度在10km 内和风速测量的动态范围内的误差小于2m/ s ,测量精度随径向测量速度的增大而下降,在低对流层的测量精度、分辨率和测量时间在目前的系统参数条件下还可以提高。     

激光大气散射离轴探测分析

利用Mie散射理论,通过数值计算得到了1.06 μm激光在低空大气中传输时的散射特性;不同尺度参数的粒子的散射光强分布相差极大,随着尺度参数的增加,散射光强越来越集中于前向;复折射率的变化对散射光强影响不大.通过对大气散射的辐照度理论分析和数值计算,得到大气散射的辐照度随离轴距离的增大而近似按反比规律下降的特征;同时,对不同能见度下的散射辐照度进行了数值计算,能见度的不同只影响散射强度的大小,而不影响散射强度的分布.不同散射点的散射光到达探测器所需的时间不同,延迟时间与离轴垂直距离和探测角呈简单的线性关系,这些特征为激光散射离轴探测提供了理论依据和参考.