利用闪烁和漂移效应测量大气折射率结构常数的对比分析
湍流折射率谱型对大气闪烁和相位起伏功率谱的影响
湍流折射率谱型对大气闪烁和相位起伏功率谱的影响苑克娥;朱文越;饶瑞中【期刊名称】《强激光与粒子束》【年(卷),期】2010(22)7【摘要】基于Taylor湍流冻结假设理论,在不同湍流折射率谱型条件下,推导得出了光波闪烁和相位起伏频谱的表达式;数值计算了湍流谱型中折射率标度指数、内尺度以及外尺度变化时对光波频谱的影响.结果表明:随着折射率起伏标度指数的增大,闪烁频谱的低频段不再仅为常数,高频段下降的幂率逐渐增大,同时相位频谱在整个起伏频率段下降的幂率越来越大;湍流内尺度的增加将引起光波频谱的高频段下降的幂率越来越大;而随外尺度的减小,闪烁频谱低频段的振幅减小,这种影响在大口径接收时较为明显,相位谱的低频段幂率减小.【总页数】5页(P1462-1466)【作者】苑克娥;朱文越;饶瑞中【作者单位】中国科学院,安徽光学精密机械研究所,中国科学院,大气成分与光学重点实验室,合肥,230031;中国科学院,安徽光学精密机械研究所,中国科学院,大气成分与光学重点实验室,合肥,230031;中国科学院,安徽光学精密机械研究所,中国科学院,大气成分与光学重点实验室,合肥,230031【正文语种】中文【中图分类】P427.1【相关文献】1.大气折射率结构常数和湍流特征谱的计算 [J], 梅海平;饶瑞中;吴晓庆;朱文越2.非均匀采样的功率谱反演大气湍流相位屏的快速模拟∗ [J], 蔡冬梅;遆培培;贾鹏;王东;刘建霞3.低频补偿功率谱反演法模拟大气湍流相位屏 [J], 李玲玲;赵恒凯4.基于功率谱反演法的大气湍流相位屏数值模拟 [J], 杨海波;许宏5.大气湍流引起的相位起伏对相干态量子雷达相位估计的影响 [J], 陶志炜; 王书; 任益充; 饶瑞中因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
利用闪烁和漂移效应测量大气折射率结构常数的对比分析
第１ ９卷 第 ４期 ２ ０ 年 ４月 ０７
强 激 光 与 粒 子 束
Ｈ Ｈ Ｐ０Ｗ ＥＲ ＬＡＳＥＲ ＡＮＤ ＰＡＲＴＩ Ｉ Ｇ ＣＬＥ ＢＥＡＭ Ｓ
Ｖｏ１ １ Ｎ ｏ． ． ９， ４
Ａ ｐ ．， ００ ｒ ２ ７
电倍 增 管作 为探 测器 ， 收 口径 为 １ 接 ｍｍ； 测量 漂移 的实验 系统 中 ， 束从激 光器 发 出后 被 口径 为 ２ ４ｍｍ 的 在 光 ５ 望远 镜扩 束后 进入 大气 ， 聚焦后 的光束 由位 置敏感 型 光 电倍增 管 接 收 。两系 统 的输 出信 号 接入 一 个 ８通 道 的 １ ６位 Ａ／ Ｄ转换 器 ， 之后 以 ２ ０ ８ｋ ． ４ Ｈｚ的采样 率 被存储 到计算 机硬 盘 。 根 据光 传输 理论 ， 果传播 路径 上湍 流强度 均 匀 ， 起伏 条件 下球 面波 的归 一化光 强起 伏方 差 （ 如 弱 闪烁 指数 ）
文 章 编 号 ： ｉ０ —３ ２ ２０ ）４０ ３—５ ０ １４ ２ （０ ７ ０ —５ ８０
利 用 闪烁 和 漂 移 效 应 测 量 大气 折射 率 结构 常数 的对 比分 析
马晓珊 ， 朱文越， 饶瑞 中
（ 国科 学 院 安 徽 光学 精 密 机 械 研究 所 ，合 肥 ２０ ３ ） 中 ３ ０ １
差异 ， 首先 从两 种方 法 的测量 原理 出发 ， 析它 们推 导 时的路 径权重 函数 以及 不 同尺度 湍涡 的响 应特性 ， 分 并
着重对 内尺 度 和外尺 度 的影 响进 行定 量分 析 。其 次 ， 由于实 际 大气 折射 率起 伏 的 ３维功 率 谱 可能 存 在偏 离 一
１／ １ ３幂律 的情 况【 ， ４ 我们 又进 一步分 析 了非 Ｋｏｍｏ ｏ ｏ ］ ｌ ｇ ｒ ｖ湍 流谱幂 律对 闪烁 和漂移 效应 推导 的影 响 。
测量空气的折射率
测量空气的折射率随着科技的发展，现代人对于物质世界的研究和掌握愈加精准和详细。
其中，精度极高的光学测量更是在各种领域得到了广泛应用。
而在进行光学测量时，空气对于光线的传播会产生影响，因此我们需要测量空气的折射率。
本文将从理论基础、实验设计和实验结果三个方面来探讨如何测量空气的折射率。
一、理论基础学习光学的同学都知道，光在不同介质中的传播会产生一定的偏转。
而介质的折射率便是衡量光偏转程度的物理量。
折射率在数值上表示为介质中光在垂直入射时与真空中光传播速度之比，即：n = c/v其中，c为真空中光速（299,792,458 m/s），v为介质中光速。
此外，根据光传播的基本性质，入射角和折射角之间满足斯涅尔定律：n1sinθ1 = n2sinθ2其中，n1和n2分别为两种介质的折射率，θ1 和θ2分别为光线入射角和折射角。
二、实验设计了解了空气折射率的基本理论，我们便可从理论设计实验方案了。
实验流程如下：1. 确定实验平台和设备选择一款适合的透明玻璃器皿（如高精度光栅），以及适合的器械（如激光光源、光束偏转仪、示波器等等）。
将器皿中空气的状态与空气温度、大气压强等因素进行记录和测算，以便后续计算折射率时引用。
2. 激光束偏转实验激光束偏转实验的目的是测定器皿容器两端处的折射率，具体步骤如下：（1）将激光光源点燃，将光束垂直入射于器皿底部处，即容器的一侧表面内侧；（2）通过偏转仪记录光线偏转角度，即量得在器皿内部精确定位的角度。
（3）将光源移到器皿的另一侧，同样记录偏转角度。
通过两次实验记录下光线在对称位置的偏转角度与入射角度的对应关系，可以利用斯涅尔定律计算空气介质的折射率，具体计算方法如下：n1 = sinθ2/sinθ1 * n2其中，n2为容器所在环境介质的折射率（如空气温度与大气压强对折射率的影响可在实验前进行实验测定或计算出）。
3. 数据处理与实验结果验证根据实验数据进行计算，得出空气介质的折射率值，并进行数据处理和统计分析，最后进行结果验证。
戈壁地区近地面大气折射率结构常数的统计分析
由式 （ ） （ ） 到［ １ ，５得 ８ Ｃ ：： （ ９ ／ ｚ。 ｝× １ 。 ７ ｐ Ｔ ）Ｃ ０ （） ６
＊
收 稿 日期 ：０ １０ —１ ２ １－ ９０ ；
修 订 日期 ：０ 卜１— １ ２ １ ０３
基金项 目： 国防 科 技 基 础 研 究 基 金 项 目 作 者 简 介 ： 双 连 （ ９ ２ ） 男 ， 程 师 ， 要从 事 大气 光 学技 术 研究 ； ｎ ｓ ｕｎ ｌ ｎ ｈ ｔ ｉ ＣＩ。 封 １ ８一 ， 工 主 ｆ ｇｈ ａｇｉ ＠ ｏｍａ ．Ｏ Ｉ ｅ ａ ｌ Ｔ
戈 壁 地 区近 地 面 大气 折 射 率结 构 常数 的统 计 分 析
封双连 ， 张志刚， 强希文， 胡月宏 ， 赵军卫， 宗 飞
（ 国人 民 解 放 军 ６ ６ ５部 队 ， 鲁 木 齐 ８ １ ０ ） 中 ３５ 乌 ４ ７ ０
摘
要 ： 利用温度 脉动仪对 ２１ ０ ０年 ４ １ — ２月库 尔 勒 戈 壁 地 区 近 地 面 大 气 折 射 率 结 构 常 数 进 行 了测 量 ，
＝ ７ （ 一 Ｔ ／ （ 『） １ ９户／ ／ × ０ （） ４
在 实 际大气 中一般 有 ／ 《 Ｔ ／ ， ｆ 因此研 究折 射率 起伏 时 主要 考虑 温度起 伏 的影 响 ， （ ） 式 ４ 可表 示为
一～ ７ （ Ｔ ／ × １ ９ 声 Ｔ ） ０ （） ５
第 ２ ４卷第 １ 期
２１ ０ ２年 １月
强 激 光 与 粒 子 束
Ｈ Ｉ Ｈ ＰＯＷ ＥＲ ＬＡＳＥＲ ＡＮＤ ＰＡＲＴＩ Ｇ ＣＬＥ ＢＥＡＭ Ｓ
Ｖｏ ． １ ２４，Ｎ Ｏ １ ． Ｊｎ ａ ．，２ １ ０２
文章 编 号 ： １ ０ — ３ ２ ２ １ ） １０ ３ —４ ０ １４ ２ （ ０ ２ ０ — ０ ９ ０
大气闪烁指数定义
大气闪烁指数定义
大气闪烁指数的定义
大气闪烁指数是用来衡量大气中光线折射和散射带来的光线波动程度的指标。
它通常用于天文学中，用来评估天体观测的可行性和精度。
大气闪烁指数越高，表示大气中的波动越剧烈，观测的清晰度和分辨率就越低。
大气闪烁指数的计算方法是通过测量大气中的折射指数和散射指数来得到的。
折射指数是指光线通过大气层时发生折射的程度，而散射指数是指光线在大气中被散射的程度。
这两个指标都与大气中的湍流有关，湍流的产生是由大气层中的温度、湿度、气压等因素引起的。
在天文观测中，大气闪烁指数的高低对观测结果有着重要的影响。
当大气闪烁指数较低时，天体的图像会更加清晰、细节更加丰富，观测到的数据也更加准确。
而当大气闪烁指数较高时，观测到的图像会出现模糊、扭曲等现象，对于高精度的观测则会产生较大的影响。
为了降低大气闪烁对观测的影响，科学家们采取了一系列的措施。
其中之一就是建造位于高海拔地区的天文观测站，因为高海拔地区的大气闪烁指数通常较低。
另外，一些先进的观测设备也可以通过自适应光学系统来校正大气闪烁带来的影响，提高观测的精度。
大气闪烁指数是天文学中一个重要的参数，它对于观测结果的准确性和清晰度有着直接的影响。
科学家们通过不断研究和改进观测技术，努力降低大气闪烁的干扰，以便更好地观测和研究宇宙中的各种天体现象。
超声波法测量大气折射率结构常数
超声波法测量大气折射率结构常数
周孟莲;刘晶儒;蔡跃;姚东升;程德艳
【期刊名称】《强激光与粒子束》
【年(卷),期】2005(17)12
【摘要】用AMK-02型超声波大气参数综合测量仪同时测量了常规气象参数和大气折射率结构常数C2n,分析并找出了该仪器给出的C2n在转换时刻与热丝温度脉动仪的测量结果差异较大的原因,是由于超声波法测量温度脉动精度太低,只能达到0.01K.同时建立了另一种适用于超声波仪计算C2n的方法,即利用该仪器准确的常规气象参数计算C2n,其计算结果与热丝温度脉动仪的测量结果吻合较好.
【总页数】4页(P1783-1786)
【作者】周孟莲;刘晶儒;蔡跃;姚东升;程德艳
【作者单位】西北核技术研究所,陕西,西安,710024;西北核技术研究所,陕西,西安,710024;西北核技术研究所,陕西,西安,710024;西北核技术研究所,陕西,西
安,710024;西北核技术研究所,陕西,西安,710024
【正文语种】中文
【中图分类】TN247
【相关文献】
1.利用闪烁和漂移效应测量大气折射率结构常数的对比分析 [J], 马晓珊;朱文越;饶瑞中
2.同步测量大气湍流折射率结构常数和内尺度的光学方法 [J], 朱文越;赵柱灵;马晓
珊;饶瑞中
3.海域条件下激光通信大气折射率结构常数测量方法 [J], 艾葳;崇元;王玉坤
4.对流层散射传输损耗与大气折射率结构常数相关性研究 [J], 赵强; 张蕊; 林乐科; 李清亮; 张玉生
5.基于Polar WRF模拟结果估算南极泰山站近地面大气折射率结构常数 [J], 杨期科;吴晓庆;韩亚娟;青春
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同步测量大气湍流折射率结构常数和内尺度的光学方法
-
0. 478 5 (L / k l20 ) 5 /6
+ 0. 4
1
0. +
075 9 L2
×k2
l40
11 /12
×
-
0.
518 sin (
5 4
a
rc
tan
(
3.
63L k l20
)
)
( 9 + 118. 592L2 / k2 l40 ) 7 /24
+
2.
61 sin ( 4 3
( 9 + 118.
折射率结构常数 。由于近地面湍流内尺度的值大都在
几 mm 至十几 mm 的范围内 ,据此我们确定 l0 的求解 范围定在 (0, 20 ]之间 。
图 1是反演 l0 和 C2n 的一个数值模拟示例 。由于
实际反演时很难找到 C2n ( k1 , L, l0 )与 C2n ( k2 , L, l0 )完全
σ2 I
(L )
= 3. 86σRytov
0. 4
1
+
9
Q
2 l
11 /12
sin 11a rc tan Q l
6
3
+
(9
2. 610 + Q2l )
1 /4
sin
4 a rc tan Q l
3
3
-
(9
0. 518
+
Q
2 l
)
7
/ 24
sin
5 a3.
50Q
l
5
/
6
(5)
(3)
该模型称之为修正的 H ill谱 ,在整个谱范围内与 H ill谱的最大差别不超过 6% ,一般在 1% ～2% [ 12 ] 。
不同地区大气折射率结构常数分布特性及分析
不同地区大气折射率结构常数分布特性及分析近年来，由于全球变暖的影响，大气污染、天气变化都发生了变化，许多地区的大气质量都发生了变化。
大气折射率的变化也是天气变化的重要标志之一，它是反应大气大气结构及光学特性的重要参数。
本文将介绍不同地区大气折射率结构常数分布特性及分析过程，为环境空气质量变化分析和监测提供参考。
1、折射率结构常数概述折射率结构常数是指大气中折射率在不同波段的分布情况，它取决于大气组分及环境因子，因此折射率结构常数不仅可以反映大气结构，还能反映大气参数及大气微物质的变化。
在大气环境中，折射率结构常数的变化可能会影响天文监测，在很大程度上会影响观测设备的正确性和准确性。
2、不同地区大气折射率结构常数分布特性折射率结构常数的变化也受地区因素影响，不同的地区大气折射率结构常数分布会有所差异。
比如，南京市的大气折射率结构常数在400nm-800nm波段分布峰值为0.00122，在800nm-1000nm波段分布峰值为0.00098，在1000nm-1400nm波段分布峰值为0.00080；而安徽省滁州市的大气折射率结构常数在400nm-800nm波段分布峰值为0.00125，在800nm-1000nm波段分布峰值为0.00099，在1000nm-1400nm波段分布峰值为0.00082。
可见，不同地区的大气折射率结构常数分布特性是不完全一致的。
3、大气折射率结构常数分析为了提高大气折射率结构常数的准确性，必须对不同地区的大气折射率结构常数分布特性进行有效分析。
通常，需要从大气参数、环境温度和湿度等大气结构参数入手，通过实验法测量不同频率及形式的折射率，根据大气主要构成的气体的折射系数计算大气折射率结构常数。
4、结论大气折射率结构常数是反应大气结构及光学特性的重要参数，受地区因素影响，不同地区大气折射率结构常数分布特性有所差异。
为了精确计算大气折射率结构常数，必须对不同地区的大气折射率结构常数分布特性进行有效分析，以此为基础，可以为环境空气质量变化分析和监测提供参考。
大气湍流中光束闪烁效应数学模型的创建研究
δ2ln I = 1． 23qn C2n κ7 /6 L11 /6
（ 2）
其中系数 qn 取决于辐射孔径的衍射大小和光束发散度（ 其
变化不大于 4 倍） 。C2n 为媚质折射率的结构常数，κ（ － 2π /
λ） 为辐射的波数，L 为光程长度。当 δ2ln ≤，当 δ2ln ＞ 0． 6 时，由于在某一点上达到饱和（ 强
研究弱 － 强湍流下的高斯光闪烁模型，并考虑大气内、外尺
度的影响。
在弱起伏区，大气闪烁的大小可以用 Rytov 近似结果较
好地预测。而在强起伏区的研究主要集中在三个方面： 一是
用广义惠更斯 － 菲涅尔原理计算强度起伏方差与协方差； 二
是推广和求解“Markov 近似”方程，主要是数值模拟与渐进分
析； 三是用费曼路径积分解波动方程。另外，研究表明，强度
产业与科技论坛 2012 年第 11 卷第 15 期
大气湍流中光束闪烁效应数学模型的创建研究
□卢 永
【内容摘要】空间光通信是以大气作为传输媒质来进行光信号传送的。空间激光通信综合了传统微波通信和光纤通信的优点， 因其具有通信容量大，保密性好，抗电磁干扰能力强等优点。而大气湍流对光通信的影响尤为重要，本文通过研究 大气湍流中的光束闪烁效应并建立对应数学模型来分析大气湍流对空间光通信的影响。
·164·
Industrial & Science Tribune 2012（ . 11）.15
产业与科技论坛 2012 年第 11 卷第 15 期
丝绸文化对唐诗的渗透和影响探究
□金华亮
【内容摘要】唐代丝绸文化在我国文化历史上占据着重要的地位。本文通过挖掘唐诗这一具有重要史料价值的文献形式，分析 唐诗中有关丝绸文化的诗句，进而研究丝绸文化对唐诗的渗透和影响。
大气层折射率的测定方法与精度研究
大气层折射率的测定方法与精度研究大气层折射率是指光线在穿过大气层时发生折射的程度，它是影响大气传输和观测精度的重要因素。
准确测定大气层折射率是天文观测、地球物理勘探、无线电通信、导航系统等领域的基础工作。
本文将介绍几种常用的大气层折射率测定方法及其精度研究。
一、大气层折射率的测定方法1. 根据大气层气温分布差异法气温是影响大气折射率的重要因素之一。
通过观测不同高度上的气温数据，可以推导出大气层折射率的分布情况。
这种方法需要借助气象观测数据，并结合数学模型进行计算。
2. 通过测量大气中的湿度确定折射率湿度也是影响大气折射率的因素之一。
通过测量大气中的湿度，可以计算出大气层的水汽分布，从而确定大气层折射率。
这种方法常用于气象预报和空气质量监测等领域。
3. 激光测距法激光测距法是一种基于测量光波传播时间的方法。
通过测量激光在大气中传播的时间，结合激光束在传播过程中受到的扩散、透射等影响，可以计算出大气层的折射率。
这种方法适用于大气层透明度较高的情况。
4. 电离层电波传播方法电离层电波传播方法是通过观测电离层中的电波传播路径和速度来推导大气层折射率。
这种方法需要借助无线电观测设备，并对电波传播的特性进行分析和计算。
二、大气层折射率测定方法的精度研究1. 数据质量控制在大气层折射率测定过程中，数据质量的控制是至关重要的。
对于气象观测数据，需要确保观测精度和测量仪器的准确度。
对于激光测距和电离层电波传播方法，需要确保仪器的稳定性和校准准确度。
2. 数理模型的建立和改进大气层折射率的测定往往需要通过数理模型进行数据处理和计算。
因此，建立准确的数理模型是保证测定精度的重要因素。
同时，不断改进和优化模型也是提高测定精度的途径之一。
3. 实地观测和对比分析进行实地观测和对比分析是验证大气层折射率测定方法精度的重要手段。
通过与其他地点或不同观测方法的数据进行对比，可以验证自己的测定结果，并进一步改进和修正方法。
4. 多因素计算和模式耦合大气层折射率的测定受到多种因素的影响，如温度、湿度、气压等。
空气折射率测定实验报告
空气折射率测定实验报告空气折射率测定实验报告引言：空气折射率是光在空气中传播时的光速与真空中光速之比，它是光在不同介质中传播时的重要参数。
本实验旨在通过测定空气中的折射率，探究光在不同介质中的传播规律，并了解光在不同介质中传播速度的变化。
一、实验原理1. 折射定律实验中我们将利用折射定律来测定空气的折射率。
折射定律表明，入射光线、折射光线和法线三者在同一平面内，并且入射角i、折射角r和折射率n之间满足sin i / sin r = n。
2. 斯涅耳定律斯涅耳定律是描述光从一种介质射向另一种介质时发生反射的规律。
根据斯涅耳定律，入射角和反射角之间满足i = r。
二、实验步骤1. 实验器材准备准备一块平整的玻璃板、一支白纸、一支笔和一支测量角度的仪器。
2. 实验装置搭建将玻璃板竖直放置在桌面上，用白纸固定在玻璃板上方，以确保光线能够通过玻璃板。
将仪器放在桌面上，并调整仪器位置，使其能够测量入射角和折射角。
3. 测量入射角和折射角在白纸上标记出入射光线的路径，即从空气射向玻璃板的路径。
利用仪器测量入射角和折射角的大小，并记录下来。
4. 计算空气折射率根据折射定律，利用测得的入射角和折射角的数值，计算空气的折射率。
三、实验结果与分析在实验中，我们测量了多组入射角和折射角的数值，并通过计算得到了空气的折射率。
实验结果显示，空气的折射率约为1.0003。
通过对实验结果的分析，我们可以得出以下结论：1. 空气的折射率接近于1，说明光在空气中的传播速度接近于真空中的传播速度。
2. 光线从空气射向玻璃板时发生折射，折射角小于入射角，说明光在从光疏介质射向光密介质时会向法线方向弯曲。
3. 实验结果的误差主要来自于测量角度的仪器精度和测量角度时的人为误差。
四、实验改进与展望在本次实验中，我们使用了简单的装置和方法来测量空气的折射率。
然而，由于实验条件的限制，我们并未考虑到空气中的湿度和温度对折射率的影响。
未来的研究可以进一步探究这些因素对折射率的影响，并寻找更准确的测量方法。
海域条件下激光通信大气折射率结构常数测量方法
海域条件下激光通信大气折射率结构常数测量方法艾葳;崇元;王玉坤【摘要】针对海域条件下激光通信的精度要求,首先从理论上分析了大气折射率结构常数C2n经典估算方法存在的固有问题,并提出了采用多项式拟合和支持向量机对C2n估算模型的修正方法,进而在距离8.9 km的跨海域条件下搭建观测平台,进行C2n测量及修正模型验证性实验,从而获得光源自发射端至接收端的到达角起伏方差和闪烁指数.实验数据分析表明:采用多项式拟合和支持向量机方法进行C2n估算,其相似度一致性要远优于经典的估算模型,其中支持向量机方法的相似度一致性(相似度可达90％以上)及二次拟合效果优势最为明显,同时也证明了通过改进模型计算的C2n可作为定量评估大气湍流对海域激光通信精度影响的重要参数.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2018(018)025【总页数】6页(P182-187)【关键词】激光通信;大气折射率结构常数;到达起伏方差;闪烁指数【作者】艾葳;崇元;王玉坤【作者单位】中国人民解放军91550部队42分队,大连116023;中国人民解放军91550部队42分队,大连116023;中国人民解放军91550部队42分队,大连116023【正文语种】中文【中图分类】TN929.12;P427.1+13激光通信是一种新型的无线宽带接入技术，它能以激光作为信息通信的载体在自由空间中传播；并能够与光纤通信技术进行对接，使多媒体信号和数字信号始终以高速率进行传输[1—3]。
激光通信具有容量大、传输距离远、保密性好等优点，是建设空间信息高速公路不可替代的手段，也是当前国际信息领域的前沿科学技术。
同时，其成本相对光纤通信要低得多，且不用大规模地铺设通信管线[4]。
可以预见，激光通信技术将会获得很快的发展，并成为测控通信领域内又一新型测控技术。
激光在湍流大气中传输时，折射率的随机起伏严重破坏了光波的相干性，进而引起光强闪烁、光束漂移以及光斑扩展等效应，这对许多光学工程诸如激光大气传输、无线光通信等带来了严重影响[5]。
四象限探测器的特性测试
四象限探测器的特性测试赵馨;佟首峰;姜会林【摘要】研究了用四象限探测器检测光斑中心位置时,入射光斑的各种特性和外部环境对象限探测器输出产生的影响.通过理论推导得出了入射椭圆高斯光斑时光斑中心位置与探测器输出的关系公式及检测灵敏度公式;搭建实验系统完成了室内及野外测试实验.实验结果表明,室内环境下探测器具有较高的检测精度与细分能力;在极限灵敏度下通过数字滤波可以使器件具有36细分的能力;测量了象限探测器的电压特性,完成了背景光特性、光斑大小特性、信噪比特性测试实验.野外实验表明,光强闪烁对探测器影响很大,当大气折射率结构常数为10-16时,距离在830 m时器件仅具有7细分能力,距离在12.5 km时基本没有细分能力,已经无法进行光斑检测.【期刊名称】《光学精密工程》【年(卷),期】2010(018)010【总页数】7页(P2164-2170)【关键词】四象限探测器;椭圆高斯光斑;光强闪烁;细分能力【作者】赵馨;佟首峰;姜会林【作者单位】长春理工大学,吉林,长春,130022;长春理工大学,吉林,长春,130022;长春理工大学,吉林,长春,130022【正文语种】中文【中图分类】TP212.14;TN3661 引言四象限探测器因为具有灵敏度和位置分辨率高、光谱范围宽、体积小、响应快、动态范围宽等特点,在光斑位置检测中得到了广泛应用,尤其是在空间光通信中,光波段从800 nm改为1 550 nm,使用四象限探测器对实现通信光与精信光标统一、减小系统体积十分有效;而在1 550 nm波段用于激光光斑位置判定时,由于红外CCD 探测器受限,象限探测器也是理想的选择。
从目前国内外报道的空间光通信系统成功案例和通信系统规划看,象限探测器主要应用在捕获、对准、跟踪(APT)系统精跟踪的光斑检测和提前量伺服系统的光斑检测。
例如,日本NADSA研制的LUCE系统采用象限探测器来完成精跟踪光斑检测及光斑中心计算,其链路为光通信系统的垂直链路[1-2]。
大气湍流光强闪烁效应的抑制技术研究
2006
Fernandez等 人证实了相干 检测—分集技 术可以有效地 补偿大气湍流 的影响
2014
刘洋等人对弱 湍流信道无线 光通信分集接 收合并技术进 行研究分集接 收合并技术具 有较好的抗大 气信道衰落能 力[6]
2015
柯熙政对强湍 流信道无线光 通信分集接收 技术进行研究 ，分集接收能 在很大程度上 改善大气激光 通信的性能[7]
有前景的就是自适应光学补偿技术、部分相干光传输技术以及分集接收
技术。因此，我们从这三个方面讨论
[2] Kaur P, Jain V K, Kar S. Effect of atmospheric conditions and aperture averaging on capacity of free space optical links[J]. Optical & Quantum Electronics, 2013, 46(9):1139-1148.
大气闪烁效应的抑制技术
大气闪烁抑 制技术
采用部分 相干光传 输技术
采用分集 接收技术
采用自适 应光学补 偿技术
1. 部分相干光传输技术
从图中可以看到，在弱湍流条件 下，传输相同距离时，随着大气 折射率结构常数的增大，部分相 干光的光强起伏方差也随之增大 且大气折射率结构常数越大，光 强起伏方差随传输距离增加的速 度越快，这是由于随着大气折射 率的增大，湍流引起的接收光强 度随时间和空间位置的随机变化 增强而导致的。
在强湍流环境下，仿真得到光强起伏方差随传输距离的变化曲线
从图中可以看出，与弱湍流下得出 的结论类似，在强湍流条件下，光 束的光强起伏方差随着传输距离的 增加而增大。传输相同距离时，部 分相干光的光强起伏方差明显小于 完全相干光，并且随着相干长度的 减小，即相干性下降，部分相干光 的光强起伏方差也在减小。由此可 见，强湍流条件下，部分相干光受 湍流影响小于完全相干光。
湍流大气中光波闪烁的圆环孔径平均因子
湍流大气中光波闪烁的圆环孔径平均因子湍流大气中的光波传输过程中，光波会发生闪烁现象，这是由于大气湍流运动导致光学路径的折射率发生快速变化所致。
这种折射率的变化引起了光波的强度和相位的随机涨落，从而使得光波的传输质量下降。
因此，在光学通信、天文观测和遥感领域等应用中，需要对湍流大气中光波的闪烁现象进行深入研究。
在研究湍流大气中光波闪烁现象的过程中，圆环孔径平均因子是一个重要的参数。
它描述了光波传输过程中，由于大气湍流引起的光学路径的折射率变化，使得圆环孔径内光波的平均光强比理想情况下的光强要低，即光波发生衰减。
圆环孔径平均因子是用来表示光波衰减程度的度量指标，是研究光波在湍流大气中传输损失的重要参数。
圆环孔径平均因子可以用多种方法来计算和测量。
其中，较为常用的是自动相干孔径天文望远镜(ACO)和大气波前传感器(AOWFS)等方法。
ACO方法是通过在光望远镜口径上覆盖一个单一的环状掩膜，来测量接收光波在大气中传输中的损失。
在ACO方法中，圆环孔径平均因子通过测量光波在掩膜内外的平均光强比来计算。
而AOWFS方法则是通过采用波前传感器，获取大气中光学路径的折射率数据，从而计算出圆环孔径平均因子。
除了实验方法外，圆环孔径平均因子的理论计算也很重要。
光波在湍流大气中的传输损失与大气湍流能谱和折射率结构函数密切相关。
圆环孔径平均因子可以通过对光波在湍流大气中传输的模型进行数值模拟来计算。
其中，利用折射率结构函数模型可以计算出光波在大气中的传输路径长度，并且通过湍流能谱模型可以计算出大气湍流所带来的光学折射率变化。
这样，就可以计算出光波在圆环孔径内平均光强与理论光强的比值，从而得到圆环孔径平均因子的数值。
在实际应用中，圆环孔径平均因子越小，说明光波传输损失越大，对光学通信和天文观测的影响也越大。
因此，研究和优化湍流大气中光波的传输过程，尤其是在大气湍流结构不规则、密度变化剧烈的情况下，对于提高光学通信、天文观测和遥感等领域的性能具有非常重要的意义。
基于Shack-Hartmann波前传感器的湍流大气光闪烁测量
第36卷，增刊红外与激光工程2007年9月V bl ．36Su ppl em e n tI]n 矗吒I red and Las er E ng i neer i I l gSep ．2007基于Shack ．H ar t m ann 波前传感器的湍流大气光闪烁测量苑克娥，朱文越，饶瑞中，黄印博，马晓珊，钱仙妹(中国科学院安徽光学精密初械研究所大气光学研究室，安徽合肥230031)摘要：根据cC D 探测器的输出信号在动态测量范围内与入射光通量成线性的特点，提出了将Shack ．H art m ann 波前传感器用于湍流大气光闪烁效应测量的方法，并在1km 的水平湍流大气传输路径上开展了光强闪烁的初步测量。
结果表明，测量的光强起伏方差随时间的变化基本符合近地面湍流起伏特征，在统计光强起伏过程中采用了将时间和空间序列的数据相融合的方法，大大增加了统计样本数；将传感器与大口径闪烁仪测量的折射率结构常数进行了对比，发现两者在变化趋势上具有较好的一致性，相关系数达到0．84；最后，通过不同子孔径内光强起伏的功率谱分析，进一步证明了shac k —H a nm aI l n 传感器用于光闪烁效应测量的可靠性。
关键词：大气湍流；Shack —H anm a 肋波前传感器；光强闪烁；功率谱中图分类号：T N 241文献标识码：A文章编号：1007—2276(2007)增(探测与制导)．0436．04M easur em entof sc i nt i l l at i one 觑ctofl i ght pr opagat i ng t hr oughat m os pher i c t ur bul ence by Shank —Har t m ann s ens or Y U A N K e —e ，Z H U W 色n —yue ，R A O R ui —zhong ，H U A N G Yi n-bo ，M A Ⅺao —s h 觚，Q L A N X i aIl —me i Oabor 曲D r yof A 咖os pher i c oI)t i c s ，A r IIl ui I 眦t i t I l t cofopt i c s 锄d Fi ∞M cch ani cs ，aI i ne ∞A cade m y o f Sci 锄ces ，H ef ei 230031，C 蛐埘A bst ract ：Shack —H 抛anns e nsori s 仃a di t i onal l y us ed f or waV e —f}ont det ect i o n ．’I he m em od t ll at i t l sus ed t o m ea sur e sc i nt i l l a t i on ef !I ’ec t of hg ht pr opagat i ng t hr ough at m os pher i c t ur bul ence is pm pose d bas edo nt11e1ine 撕tychar act ens t i c of i ts ch ar ge —co upl ed deV i ce be t w ee n out put s i gll al and 1i 曲t expos ur e i n nl edynan l i c ra nge ．111t ensi t y s ci nt i U a t i on expe r i m ent s w e r e prel i m i nar i l y cam edout i nat rIl ospheri c bound 习呵l ayeroV er1000m e t erhor i zont alpa tl l ．Som em eas ur erI l ent r e sul t s w e r e obse nr e d ．Fi r sny ，i nt ens i t y丑uct ua t i onV 撕ancem e as ur e d f r om expe r i m ent s agrees wi t h s Juba edal t ur bul ence fl uc t uat i on at m but e ．Sec ondl y ，t l l e com par i son be t w ee n Shack —H 抛anns e n s ora11dl 鹕ea1)e 巾咀r e sc i nt i l l ome t er s ho w s t he c or re l a t i oncO em c i entO f r e 行a ct i V e i nd ex s t m c m r e par am et er r eaches 0．838．Fi nal l y i s m e a nal ysi s of pow e rs pecn l l m ofi nt e nsi t y nuct uat i oni ndi f ．f er entsub —aper 亡ur es ．S o 也e re l i abi nt y ofShack-H ar t m aI l nw aV e —f 幻nts e nsoruse d t o m e asur esc i nt i l l a t i on e 插ectofH 曲ti nt he 咖osph 嘶ct urbul en ce i sf 砌y印pr 0V ed ．K ey w oH I s ：A t I nos phe r i c t ur bul enc e ；Shack —H 觚t 11艄nn w a V e-f ．r onts ens or ；hl 劬si 锣sci nt i Ⅱati on ；Pow e r s pect rI l m收藕日期：2007．08—23基金项目：中国科学院向性创新项目(1(G c x2．sw 一413)；中国科学院合肥物质科学研究院院长基金作者简介：苑克娥(1979-)，女，山东日照人，博士，主要从事激光大气传输的研究。
不同地区大气折射率结构常数分布特性及分析
不同地区大气折射率结构常数分布特性及分析随着宇航技术的发展和进步，大气折射率结构常数在航空航天中变得越来越重要。
大气折射率结构常数是影响有效大气结构的关键因素之一，特别是对气象预报和导航系统的性能，它具有重要的意义。
因此，研究不同地区的大气折射率结构常数的分布特性，并分析其变化规律，对于实际应用和研究具有重要意义。
大气折射率结构常数是指气象学研究中大气折射率的结构和分布特征，它是大气中单位体积的折射率，是一个变量，根据不同地区的大气温度、压力和相对湿度等条件而变化，因此，不同地区的大气折射率结构常数分布特性会有所不同。
首先，我们对不同地区大气折射率结构常数分布特性进行了统计分析。
从统计数据来看，温度下降幅度越大，大气折射率结构常数越大；当温度升高时，大气折射率结构常数会减小。
此外，水汽压升高会导致大气折射率结构常数减小，相反，水汽压降低时，大气折射率结构常数会增大。
此外，昼夜变化对大气折射率结构常数的影响也很明显。
在阳光的作用下，大气折射率结构常数随温度升高而减小，当日出时，大气折射率结构常数便会最大；而在黑夜时期，大气折射率结构常数会随着温度下降而增大，温度较低时，折射率结构常数也会最大。
此外，季节对大气折射率结构常数的影响也是显著的。
可以看出，冬季的大气折射率结构常数要大于夏季，而夏季的大气折射率结构常数要小于冬季。
另外，大气折射率结构常数也与海拔高度有关。
一般来说，海拔高度越高，大气折射率结构常数就越大，而海拔高度越低，大气折射率结构常数就越小。
以上就是大气折射率结构常数分布特性的简要介绍，在实际应用中，我们可以根据不同地区的大气折射率结构常数分布特性，来优化我们的气象预报和导航系统，以提高精度和准确性。
另外，还可以对大气折射率结构常数的变化特性进行进一步的研究，以更好地掌握大气结构的精细结构，从而可以更好地了解大气环境，从而更好地利用大气资源。
综上所述，大气折射率结构常数的分布特性和变化规律具有重要的应用价值，因此，研究不同地区的大气折射率结构常数分布特性，并分析其变化规律，对航空航天、气象预报和导航系统的研究及实际应用都有重要意义。
大气湍流折射率结构常数的测试技术
大气湍流折射率结构常数的测试技术黄剑锋;王俊华;姚杰【期刊名称】《光通信技术》【年(卷),期】2011(035)012【摘要】Basic concepts and models of the refractive-index structure constant were introduced briefly. Then, technologies for measuring the average of refractive-index structure constant and the distribution of refractive-index structure constant were described in detail, such as scintillation index method, fluctuation of arrival angel method, thermosonde method, lidar method, etc, and the latest development was summarized. Finally, characterization of each technology was discussed.%首先概述了大气折射率结构常数的基本概念和常见模型.然后详述了闪烁指教、到达角起伏等平均折射率结构常数的测试技术和热感探空仪、激光雷达、无源等折射率结构常数分布的测试技术及其研究动态.最后讨论了各种测试技术的特点.【总页数】3页(P52-54)【作者】黄剑锋;王俊华;姚杰【作者单位】解放军理工大学通信工程学院,南京210007;中国电子设备系统工程公司研究所,北京100039;中国电子设备系统工程公司研究所,北京100039;重庆通信学院,重庆400035【正文语种】中文【中图分类】TN249【相关文献】1.同步测量大气湍流折射率结构常数和内尺度的光学方法 [J], 朱文越;赵柱灵;马晓珊;饶瑞中2.活塞风作用下双竖井隧道内微波折射率结构常数的估算模型 [J], 孙华清; 赵恒凯3.对流层散射传输损耗与大气折射率结构常数相关性研究 [J], 赵强; 张蕊; 林乐科; 李清亮; 张玉生4.基于Polar WRF模拟结果估算南极泰山站近地面大气折射率结构常数 [J], 杨期科;吴晓庆;韩亚娟;青春5.海洋上空折射率结构常数廓线估算 [J], 徐自强;吴晓庆;许满满;毕翠翠;韩永;邵士勇因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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!* 其中也包括闪烁法和到达角起伏法， 但是给出的结论多是定性的， 而且由于条件的限 " 的方法进行了比较， 制， 并没有给出闪烁法和到达角起伏法的实验结果。也有文献从弱起伏条件下各种传播效应关于 !* " 的路径积
［ @］ 分参量之间的关系入手， 分析非均匀分布的湍流路径对 !* 。本文基于 9GHG>ICJJ " 的各个路径积分参量的影响 * 的光在湍流大气中的传输理论， 利用闪烁和漂移效应同时测量 !* " 。针对实验中出现的两种方法推导 ! " 的差
#" 内外尺度对 $! % 测量的影响
, , 从频率响应对推导 $& 闪烁效应对小尺度湍涡敏感， 漂移效应则对大尺度湍涡敏感。近地面 % 的影响可知：
［ (K+# ］ 测量湍流内外尺度的实验结果显示： 4# 的值大都在几至十几 )) 的范围内变化 ； ## 的大小一般与光束所在
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说明漂移效应对发射孔径附近的湍涡最敏感， 越靠近 , , 由图可知： 从发射端到接收端， $& % 的权重逐渐减小， 接收端， 湍涡对漂移效应的影响越小。
=>9$ ., ?7:)@8>A1/ 3@BC <1>9CB>D9 EFDGB>7D 7E BC1 H1@) <@D/1: )1@IF:1)1DB 12 BC1 :18@B>;1 37I>B>7D 图 ., 漂移法测量 $& % 的归一化路径权重函数作为相对位置 - 的函数
! 漂移效应推导的 #! 特别 $ 系统地大于闪烁效应推导的 # $ ，
是在夜间 ; ： ;; 到 > ： ;; 之间， 这种差异非常明显。本文将 在以下内容中对造成此结果的因素进行定量的分析。
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! ( #" 闪烁效应 ) ) 根据 *.0./7?&& 的光在湍流大气中的传输理论， 光波数 为（ ) ) @ ! ! A $） 的球面波， 经过长度为 ( 的路径传输， 光波
第< 期
马晓珊等：利用闪烁和漂移效应测量大气折射率结构常数的对比分析
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（!）
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) 为光波数； ( 为传输距离。在系统参数已知的情况下， 只要测量出 # 和 ! 则可以直接得到 # 。 式中： ) ) 图 " 是在 !;;< 年 = 月 "> 日通过对闪烁和漂移效应进 行 !< 6 连续测量得到的 #! $ 的日变化曲线。从图 " 还可以 由 明显地观察到利用两种效应推导的 #! $ 在数值上有差异：
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对权重函数进行归一化 （ 如图 ! 所示） 0（ 7 ,） !
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可以看出： 利用闪烁效应推导 # 时， # 的路径权重函数以路径中部为中心对称分布， 在路径的中部权重最大， 说明闪烁效应对路径中部的湍涡最敏感。 定义归一化的波数权重函数 ) ) 为了分析利用闪烁效应推导 #! $ 时探测器对不同波数的湍涡的响应特性， , （ " & ,） ( ! % ］ !) 1（ 7 %） ! B （ " & ,） ( ! &= ’ $ ! , 4% % 7&2［ % ］ ; !) %
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基金项目： 国家 BQ@ 计划项目资助课题 作者简介： 马晓珊 （ "#,# —） ， 女， 博士研究生， 主要从事激光大气传输的研究；DSITGNU "*Q( V&D。
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利用闪烁和漂移效应测量大气折射率 结构常数的对比分析
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马晓珊， ! 朱文越， ! 饶瑞中
（ 中国科学院 安徽光学精密机械研究所，合肥 *@++@" ）
! ! 摘! 要： ! 在近海面大气边界层中进行了 " CD 路径的水平光传输实验， 结果表明： 利用闪烁和漂移效应推 导的大气折射率结构常数之间存在着较大的差异。定量的理论分析揭示了两者不一致的原因在于： 闪烁效应 主要对路径中部的小尺度湍涡敏感， 漂移效应则对发射端附近的大尺度湍涡敏感； 随着内尺度变大， 漂移效应 测量的折射率结构常数将大于闪烁效应测量的折射率结构常数， 当内尺度达到 *+ DD 时， 前者的测量结果是 后者的 @ 倍； 当外尺度变小时， 漂移效应的测量结果小于闪烁效应的测量结果， 当外尺度仅为 " D 时， 前者的测 量结果为后者的 " E * ； 大气折射率 @ 维功率谱的幂律的变化对测量结果的影响非常大， 当幂律大于 F "" E @ 时， 闪 烁效应测量的折射率结构常数大于漂移效应测量的折射率结构常数， 最大差异接近于*A 倍， 当幂律小于 F "" E @ 时， 漂移效应的测量结果大于闪烁效应的测量结果， 两者的差异甚至可达两个量级。 ! ! 关键词： ! 光传输； ! 大气湍流； ! 折射率结构常数； ! 闪烁； ! 漂移 ! ! 中图分类号： ! 0$*,( "! ! ! ! 文献标识码： ! 6
! ! 光束在湍流大气中传输时， 受大气折射率起伏的影响而产生闪烁、 漂移和扩展等湍流效应。这些传播效应 被广泛用于测量大气光学参数， 其中大量的测量工作是针对折射率结构常数 !* " 进行的。已有学者对闪烁效应
［ "］ ， 但对漂移效应相应的分析则相对较少。文献 ［*］ 对几种利用湍流效应推导 推导 !* " 的影响因素进行了分析
& & & / ! " ) # . #!! / . ! / ! + +’ -& #& *+ " ’ & ! & & / #! ’ * + " ! （ + * - ） ［ （ + * -） + & . ］ $（ /% -# ） # （% " ’） % & ’
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路径权重函数为 （ 如图 . 所示）
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（ "） 是球面波的波结构函数 对于聚焦光束 ( " #。式中 ’, ’, （ "） ) 4 !& && /!,
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