雾天环境下激光传输的衰减特性研究
1.06μm激光在对流层传输中的衰减预测
第29卷第2期长春理工大学学报Vol .29No .22006年6月JournaI of Changchun University of Science and TechnoIogyJun.2006收稿日期：2006-02-15作者简介：甘新基（1969-），男，广东高要县人，博士研究生，主要从事光电对抗系统理论设计研究，E -maiI ：g.xj@1.06!m 激光在对流层传输中的衰减预测甘新基1，2，郭劲1，王兵1，付有余1（1.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，长春 130033；2.中国科学院研究生院，北京 100039）摘 要：激光在大气中的传输特性是研究激光探测设备中光电系统设计的一个关键问题。
本文分析了对流层中影响激光传输的各种因素，给出了在晴朗、雾、霾、雨、雪等各种天气状况下1.06!m 激光在大气传输中的衰减预测算法及数值，对1.06!m 的激光通信、激光雷达和激光制导等红外激光系统的设计有一定的参考价值。
关键词：激光传输；对流层；衰减中图分类号：O 432.1 文献标识码：A文章编号：1672-9870（2006）02-0008-03Attenuation Prediction for 1.06!m laser propagation in the troposphereGAN Xinji 1，2，GUO Jin 1，WANG Bing 1，FU Youyu 1（1.Changchun Institute of Optics ，Fine Mechanics and Physics ，Chinese Academy of Sciences ，Changchun 130033；2.Graduate School of Chinese Academy of Sciences ，Beijing 100039）Abstract ：The characteristic of Iaser propagation in the atmosphere is a key issue whiIe designing photo-eIectric sensor of Iaser detector.This paper anaIyses various of factors which infIuence the propagation of Iaser ，and the formuIas and vaIues of attenuation prediction for different weathers such as cIearness ，fog ，haze ，rain and snow etc.are proposed.These are heIpfuI for designing 1.06!m infrared Iaser systemsof Iaser communication ，Iidar and Iaser -guided devices.Key words ：Iaser propagation ；troposphere ；attenuation 激光在大气中的传输特性是影响激光探测传感器设计的关键问题之一。
激光在大气中的传输特性研究及仿真
激光在大气中的传输特性研究及仿真吕宏飞，田爱玲，韩峰、王红军、刘丙才（西安工业大学光电工程学院，西安710032）摘要：激光在大气中传输受到各种因素的影响。
本文以脉冲激光测距设计的实际需要为出发点，从大气的组成入手，对激光在大气中传输的理论特性进行研究，并建立激光大气传输系统的传递函数模型。
而激光在大气中的衰减主要受到大气分子的吸收、大气中微粒的散射和大气的折射影响。
针对以上几个因素的影响，本文在选择波长的基础上，用MATBLE对激光经过大气散射后的透射率进行仿真，并对仿真结果和实际测量结果进行分析。
通过数据计算和MATBLE 的仿真可以证明，在传输距离相同的条件下，波长越长，分子的散射越弱；波长越短，其散射越明显。
关键词：激光测距，大气传输，吸收，散射中图分类号：TN241文献标志码：AStudy and Simulation of the Transmission characteristics of laser propagation in the atmosphere（Lv Hongfei Tian Ailing HanFeng Wang Hongjun Liu Bingcai）（Xi’an Technological University）Abstract: Laser propagation in atmosphere under the influence of various factors. The pulse laser rangefinder design practical needs as the starting point, from the start with the composition of the atmosphere, the theory of laser propagation in the atmosphere were studied, and the establishment of atmospheric laser communication system transfer function model.While the laser beam in the atmosphere attenuation by atmospheric molecular charge, atmospheric particulate backscattering and atmospheric refraction effects. In view of the above the influence of several factors, the selection based on wavelength, MATBLE on laser atmospheric scattering transmissivity are simulated, and the simulation results and actual measurement result analysis.Through the data calculation and MATBLE simulation can be proved, the transmission distance under the same conditions, the longer wavelengths, molecular scattering is weak; the shorter wavelength, scattering more obvious.Key Words:Laser ranging; Atmospheric transmission; Absorption; Scattering引言鉴于探测信号和不同波长的激光等在大气中传输，因多种因素引起的能量衰减，影响了脉冲激光测距的性能。
激光致盲武器雨雾条件下传输机理研究
激光致盲武器雨雾条件下传输机理研究王浩;姚跃;吴桂勇;孟祥瑞【摘要】Combat effect of non lethal laser blinding weapons is poor in inclement weather,especially in rain and fog, and it can not achieve the desired operation effect. Therefore,a laser automatic regulating system must be developed, and the key part of the effort is to study the transmission mechanism of the laser in the rain and fog. Based on the Mie scattering theory,laser attenuations is studied under three conditions in the rain,fog,rain and fog,and the relationship between laser transmittance and the rainfall,the fog concentration and the transmission distance. The Matlab simula-tion results show that the laser transmittance decreases with the increase of rainfall,the fog concentration and the transmission distance,and the attenuation is serious.%非致命激光致盲武器在恶劣天气尤其是雨雾天气下使用时,打击效果较差,不能达到预期的致盲效果.因此,必须研究一种激光自动调节系统,而设计这个系统最关键的问题就是研究激光在雨雾条件下的传输机理,所以本文基于Mie散射理论分别研究了激光在雨中、雾中以及雨雾共存三种条件下的衰减情况,得到激光透过率与降雨量、雾浓度以及传输距离之间的关系.对其进行Matlab仿真,结果表明激光透过率随着降雨量的增大、雾浓度以及传输距离的增加而减小,且衰减明显.【期刊名称】《激光与红外》【年(卷),期】2018(048)006【总页数】5页(P697-701)【关键词】非致命激光武器;雨雾天气;衰减机理【作者】王浩;姚跃;吴桂勇;孟祥瑞【作者单位】武警警官学院信息通信系,四川成都610213;武警警官学院8大队,四川成都610213;武警警官学院8大队,四川成都610213;武警警官学院8大队,四川成都610213【正文语种】中文【中图分类】TJ2491 引言低功率非致命激光武器具有方向性好、能量集中以及作战灵活的特点,在处置突发事件中得到了广泛的认可。
雾对“日盲”紫外光传输的影响分析
学 术论 文
—圆匝匝显Ｅ曩田囊
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平流雾 ：
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上 海 计量 测试
散 叠 射 率 子： 射 数散 效 因 ）
＝
雾滴粒子半径以微米表示的雾滴尺寸分布：
砉 ２ １Ｉ） １ ∑（ ２￣ ） ＋ｌ ｂ （
衰减系数 （ 衰减效率 因子 ） ：
技 术 ，它兼 光无线 通信 的优点 之外还 具有非 视线 视线方式 的弱点 。
传输 的能 力 ，因而 得到 了研究人 员 的青 睐。但是 ２ Ｍｉ 米 氏 ） ｅ（ 理论简介 天 气 因素 对无 线 激光 通信 具 有 不 同程 度 的影 响 。 １０ 年 ，米 氏应用 电磁场 理论 ，求解均匀 介 ９８ 雾是 一种 常见 的 自然天 气现象 ，由于雾 滴 的散射 质 中任意 尺寸 、任 意成分 的均匀球 体 对入射单 色 和 吸收作用 ，会使 光的传输 产生 衰减 ，这就 限制 平 面波 的散 射 ，得 到 了严 格 的 解析解 ＿ ２ ］ 。Ｍｉ 散 ｅ 了光通信的传输距 离 。 １ 紫外光散射的传输特 性 射解 不仅适 用于单 个球体 的散 射 ，而且适 用于 多 个 球体 的散射 问题 。只要 多个 球体具 有相 同直径
当虚部不为零 时 ，表示粒子有 吸收 。
１ ／ （ ｄ ３ ． Ｑ ｒ ＂ 兀 ＝Ｉ ）
衰减率 ，Ｑ为衰减效率因子 。
ｌ ｚ （ １ １ｚ ｒ （＝ ） （（ 、 ）一／ ／） Ｉ ， ，２ ２ ＋）
衰减 系数 表示光 每经过单位距 离 的介 质的
ｅｌ
（ ∞
ｃ一 （ｏ ｘ ０ ）
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HFDF激光传输的大气衰减特性
第15卷 第1期强激光与粒子束Vol.15,No.1 2003年1月HIGH POWER LASER AND PAR TICL E B EAMS Jan.,2003 文章编号: 100124322(2003)0120017204HF/DF 激光传输的大气衰减特性Ξ曹百灵, 邬承就, 饶瑞中, 魏合理, 袁怿谦, 龚知本(中国科学院安徽光学精密机械研究所,国家863计划大气光学重点实验室,安徽合肥,230031) 摘 要: 大气中的水汽对DF 激光主要强线的吸收相对较小,而HF 激光的大多数谱线受水汽和CO 2分子等的吸收较大。
利用较新的HITRAN96数据库和我国不同地区的气象资料,采用逐线积分法计算了HF/DF 激光的大气衰减情况。
所选的谱线中,在合肥地区(年平均),HF 的水汽吸收系数最大值可达到10km -1的数量级,二氧化碳吸收系数最大可达10-4～10-3km -1量级,P 2(8)线吸收最弱;DF 激光水汽吸收系数最大值可达到10-1km -1,比HF 低2个量级,且随高度衰减很快,10km 处就到10-5～10-4km -1量级,P 2(8)线吸收最弱。
在我国,由南向北,由夏季到冬季,水汽浓度减少,大气对HF/DF 激光的吸收率也相应地递减。
关键词: HF/DF 激光; 激光大气传输; 吸收系数; 吸收率 中图分类号: O433.1 文献标识码: A HF/DF 激光的出现和研究开始于60年代,在化学激光的研究领域中占有极为重要的地位,后来逐渐发展成重要的高功率化学激光器。
已有许多工作者对HF/DF 激光各谱线的大气气体分子吸收及衰减情况作了理论计算[1～4]和实验测量[4～6],但这些理论计算大都是在模式大气[3]条件下。
我们利用国内一些地区的气象资料,对HF/DF 激光一些主要谱线的大气吸收和衰减情况作了计算,进行了比较和分析。
1 HF/DF 激光的光谱分布 HF/DF 化学激光器属于双原子分子振动跃迁激光器。
油雾扩散过程中浓度对偏振激光传输特性的影响
油雾扩散过程中浓度对偏振激光传输特性的影响孙晨;赵义武;安衷德;付强;战俊彤;段锦【摘要】针对大气环境中粒子浓度对激光传输过程的影响问题,以油雾粒子为研究对象,利用油雾粒子在扩散过程中产生的非均匀环境,进行了偏振激光传输的半实物仿真实验.实验采用532 nm激光器,分别研究了水平线偏振光、45°线偏振光以及左旋圆偏振光在油雾扩散过程中偏振态的变化情况.利用粒度仪对扩散环境进行了量化标定.实验结果表明:在油雾扩散过程中,浓度越高,偏振度变化的随机性越大,圆偏振光的保偏性优于线偏振光.在相同浓度下,0°线偏振光对偏振态的保持性要优于45°线偏振光.在浓度极高的情况下,体积浓度为2 m g/L及其以上时,线偏振光与圆偏振光的保持性趋向一致.%Aiming at the influence of particle concentration on the laser transmission process in the atmospheric environment ,taking the oil mist particles as the research object ,the semi-phys-ical simulation experiment of polarization laser transmission was carried out by using the inho-mogeneous environment generated by the oil mist particles during the diffusion process .In the experiment ,532 nm lasers were used to study the polarization state variation of horizontal line-arly polarized light ,45° linearly polarized light and left circularly polarized light during oil mist diffusion .The diffusion environment was quantitatively calibrated using the particle size analy-zer .The experimental results show that the higher the concentration is ,the greater the random-ness of the change of polarization ,and the polarization-maintaining ability of the circularly polarized light is better than that of the linearly polarized light .At the same concentration ,the polarization-main-taining ability of 0° linearlypolarized light is better than 45 ° linearly polarized light .In the case of ex-tremely high concentrations ,when the volume concentration is 2 mg/L or above ,the linearly polarized light tends to coincide with the retention of circularly polarized light .【期刊名称】《应用光学》【年(卷),期】2017(038)006【总页数】6页(P1012-1017)【关键词】激光传输特性;非均匀油雾环境;浓度;偏振态【作者】孙晨;赵义武;安衷德;付强;战俊彤;段锦【作者单位】长春理工大学电子信息工程学院 ,吉林长春130022;长春理工大学空地激光通信国防重点学科实验室 ,吉林长春130022;长春理工大学电子信息工程学院 ,吉林长春130022;长春理工大学空地激光通信国防重点学科实验室 ,吉林长春130022;长春理工大学空地激光通信国防重点学科实验室 ,吉林长春130022;长春理工大学电子信息工程学院 ,吉林长春130022【正文语种】中文【中图分类】TN206;O439偏振是光的一种基本属性，具有自然的物理特性[1]，物体发射和反射的偏振光携带着大量的信息，偏振度反映物体表面材质的不同，偏振角反映了物体不同的表面取向[2]。
激光大气传输衰减的估算方法
激光大气传输衰减的估算方法电子信患对抗技术?第25卷2010年7月第4期贾建周,宋德安,贾仁耀,司贵生激光大气传输衰减的估算方法73中图分类号:TN241;0436.2文献标志码:A文章编号:1674—2230(2010)04—0073—04激光大气传输衰减的估算方法贾建周,宋德安,贾仁耀,司贵生(电子工程学院,合肥230037)摘要:在对影响激光大气传输衰减的主要因素进行分析的基础上,从分子和气溶胶衰减,雾的衰减,雨的衰减和雪的衰减等方面,深入研究了1.06ttm和10.6ttm激光的大气传输衰减的估算模型,并利用Matlab仿真软件分别对其进行了比较分析;最后对激光大气传输衰减的斜程修正问题进行了论述.关键词:激光大气传输;衰减;1.06ttm激光;10.6/1m激光;斜程修正AttenuationEstimationofLaserAtmosphericTransmissionJIAJian—zhou,SONGDe-an,JIARen—yao,SIGui—sheng (ElectronicEngineeringInstitute,Hefei230037,China)Abstract:Basedontheanalysisofthemainfactorswhichinfluencetheattenuationofthelasera trno—spherictransmission,modelsoftheattenuationofatmospherictransmissionabout1.06/_tma nd10.6ktmlaserarestudiedfromtheaspectsofmoleculeandaerosol,flog,rain,andsnow.Andth eestimationmodelsaleanalyzedwiththesimulationsoftwareofMatlab.Finally,theproblemo fslant pathamendmentoftheattenuationoflaseratmospherictransmissionisdiscussed. Keywords:laseratmospherictransmission;attenuation;1.06/zmlaser;10.6ttmlaser;slantp athamendment1引言由于大气的物理性质复杂,影响激光大气传输特性的因素较多且随机性大,计算大气传输衰减的难度较大.当前有很多文献资料对激光的大气传输特性进行了分析和计算,但由于资料分散,不同文献资料的研究角度和着重点各不相同,实际应用比较困难.本文从实际应用需要出发,给出了符合基本规律,简单实用的激光大气传输衰减的估算方法.1.06/~m和10.6ttm激光传输特性优良,技术成熟可靠,已经成为目前最常见的激光工作波长,广泛应用于激光测距,激光制导,激光探测,激光通讯等诸多领域.在此重点对1.06/_tm和10.6肛m激光的衰减特性进行研究.2影响激光大气传输衰减的因素激光大气传输衰减与大气结构,传输距离,激光波长与强度等因素有关.对于特定激光系统来说,传输距离,激光的波长与强度都基本确定,衰减量的大小主要由大气结构决定.大气结构对激光传输衰减的影响可以从微观与宏观两个角度进行分析.微观因素包括大气分子吸收,大气分子散射,大气气溶胶吸收和大气气溶胶散射;宏观因素包括大气压强,温湿度,能见度和各种气象条件.从微观大气结构出发进行光谱分析和计算虽然精度高,但是计算量大,过于复杂,可实现性差.收稿日期:2009—11—17;修回日期:2010—03—05作者简介:贾建周(1983一),男,硕士研究生,主要研究方向为光电系统运用运筹分析.74贾建周,宋德安,贾仁耀,司贵生激光大气传输衰减的估算方法电子伯息对抗技术?第25卷2010年7月第4期实际应用中我们通常将微观分析与宏观气象观察相结合,以实际测量数据为基础,拟合出关系式进行计算.计算激光大气传输衰减时的主要变量包括能见度(km),降雨/雪强度J(mm/h),传输距离R(km),衰减系数()(km)或a()(dB/km),透过率T()等.能见度是反应气象光学视程的一个指标,一般规定为白天人眼能发现(目标的视在对比度为2%时)以地平线为背景且视角大于30的黑色目标的最大距离.实际运用中可以利用地图和GPS定位系统,借助典型地物估算能见度.降雨/雪强度指单位时间(h)内的降雨/雪量(ram),大致对应关系为…1:小雨0.11mm/h;中雨1—4mm/h;大雨4—16mm/h;暴雨16～lOOmm/h;大暴雨>100mm/h.在均匀大气中,透过率T(),衰减系数(),传输距离之间的关系为J:D()=I—R=exp(一()?尺)(1)式中P0,PR分别代表衰减前和衰减后的激光功率.有时也将衰减系数定义为lkm大气对光信号功率的衰减值,记为a(),它与/1()的关系为:p一口()=一101g=10—101g【exp(一()×1)】=4.343/z(A)(2)/z()的单位为km～,a()的单位为dB/km,为波长.对于特定波长的激光,可简写为a与.3激光大气传输衰减的估算3.1分子和气溶胶衰减理论和实验都表明,1.06/zm激光的大气传输衰减主要是由气溶胶的吸收和散射引起的,且气溶胶散射系数一般是气溶胶吸收系数的十倍左右.大气分子吸收和分子散射对1.06,urn激光的影响很小,在进行估算时可以忽略.1.06,urn激光的衰减系数可以用下式进行计算J:/3.912,,0.55,,八,j式中为地面的大气能见度(km);q是与有关的参数,一般情况下q取1.3,小于6kin时,可取q=0.585×.将公式(3)代入公式(1),可以得到传输距离,能见度,大气传输透过率三者之间的关系.能见度为0.5～6km和能见度为69km时,激光经过不同传输距离后透过率的Matlab仿真结果如图1所示.o霾:薹:誊:褥蝌窖簿啦|苷(a)能见度为0.5～6km(b)能见厦为6～9km图11.06/.tin激光的大气传输透过率从图1(a)可以看出,当能见度和传输距离都不大时,1.06t~m激光传输受两者的影响都比较明显.对比图1(b)分析可知,当能见度较大时(>6km),激光大气传输的透过率主要受传输距离的影响.因此,在大气条件较好时,能见度估测误差对激光大气传输衰减的计算影响不明显,用公式(3)估算1.06,urn波长激光的衰减有足够的精度.10.6,urn激光受大气中H2O,Co2,02等分子吸收衰减影响比较大J,计算衰减系数的过程中需要考虑温度,压强,分子浓度等因素对分子吸收的影响,因而公式比较复杂.大气分子散射对10.6ttm激光影响很小,在精度要求不高时可以忽略.10.6,urn激光大气传输衰减的经验公式如下[5]:432lO】00O0电子信息对抗技术?第25卷2010年7月第4期贾建周.宋德安,贾仁耀,司贵生激光大气传输衰减的估算方法75084×10-s(P+193Pw)()?+625()一+(4)式中P是总的大气压强(mbar),Pw是大气中水蒸汽部分压强(mbar),T是绝对温度(K).3.2雾的衰减除了分子和气溶胶衰减,激光有源干扰系统还有可能工作在恶劣的气象环境中,包括雾,雨, 雪等,其衰减量同样可以用经验公式进行估算.实际经验表明,公式(3)可以用于估算雾对1.O6m激光的衰减.此外,其衰减系数还可以用式(5)计算lL6J::(5)利用Matlab仿真可以发现(见图3),当>1.5km时,公式(3)与公式(5)的计算结果基本一致. 但公式(5)的计算方法简单,使用起来比较方便. 雾中10.6btm激光的衰减系数可以用式(6)计算]:/1=1./(6)3.3雨的衰减雨对激光衰减的大小与波长的关系不大,仅与降雨强度和雨滴半径分布等因素相关.由于雨滴半径分布的随机性较大,测量困难,且两者具有较强的相关性,实际应用中通常只用降雨强度', (ram/h)来估算衰减系数的大小.常见的经验公式如下[J:a'=o?29+一()(7)厶.JJ厶V.J=0.25J.?(8)图2降雨时激光衰减系数的拟合公式比较公式(7)为多项式拟合公式,公式(8)为指数拟合公式,其仿真结果如图2所示.从图中可以看出,当降雨强度小于60mm/h时,两者具有较好的一致性.但随着降雨强度的进一步增大,计算结果表现出明显的差异性.文献[1]研究指出,小雨粒子各个方向的散射光强明显大于大雨粒子. 当降雨强度增大到一定值时,小雨粒子的比例会降低,衰减系数随之减小,公式(7)与文献[1]的结论比较吻合.3.4雪的衰减雪的特征较难描述,其衰减理论尚不成熟.一般而言,在相同含水量条件下,雪的衰减比雨要大,但比雾要小.根据Mie散射理论,当散射粒子的尺寸远大于入射辐射的波长时其衰减系数与波长无关.雪片散射符合这种情况.实验研究发现,雪对激光的衰减与激光波长有一定关系,长波激光衰减要大于短波激光衰减,这个现象是由衍射效应引起.雪片散射图形中在前向有一个很窄的衍射瓣,其宽度随波长的增大而变大.在接收时较短的波长将会有较多的衍射能量进入探测器,因而出现较小的衰减.通常,雪的对1.06gm激光衰减系数的估算公式如-6J:/1:0.56(9)计算雪对10.6m激光衰减系数的常用公式如下lJ::2'(10)考虑了衍射效应后估算公式如下L6j:={exp【一o.88()】+-)×(11)式中r为雪花平均半径,为探测器半径.仿真发现,和的变化对衰减系数影响不明显,当一F =5nun,rd:2ram,=1.O6m时,其仿真曲线如图3所示.4斜程修正以上讨论的是激光在大气中水平传输的情况,实际使用中激光可能还需要对空传输.由于不同高度的压强,温度,大气分子结构各不相同, 因此大气传输衰减系数和折射率也有差异.此76贾建周,宋德安,贾仁耀,司贵生激光大气传输衰减的估算方法电子信息对抗技术?第25卷2010年7月第4期时,需要考虑进行斜程修正.图31.06pm激光在不同环境下的衰减系数1.06,urn激光斜程传输时可以用式(12)计算其透射率【7]:T=exp{一see0?(/If)?[1一exp(一0.835H)】) (12)式中0为天顶角(激光入射线与地面法线之间的夹角,单位为lad),日为传输高度(km),K为区域常数(乡村取2.828;城市取3.132;海洋取4.543; 沙漠取2.496).图4,图5,图6从不同的角度给出了其仿真图像.能见度/km图4不同环境下透过率与能见度的关系图4在天顶角为60.,传输高度为5kin的条件下对不同环境下激光透过率与能见度的关系进行了仿真.可以看出,1.06,u.m激光在沙漠地区的透过率最好,而在海洋的透过率相对较差,乡村的透过率优于城市.由于1.06,urn激光受大气分子衰减影响较小,以上差别主要是由气溶胶衰减不同引起的.从图5可以看出,当目标高度大于5km时,透过率受目标高度的影响比较小,从图6也可以得到相同的结论.仿真结果符合激光对空传输规律引,说明公式(12)具有较好的适应性和可信度. 篓.墨.蒸..图5透过率与能见度,目标高度的关系甜O.8霎曩.一40.2Ol5图6透过率与天顶角,目标高度的关系图6反映了天顶角对大气传输透过率的影响.从图中可以看出,当天顶角较小时,激光几乎是垂直穿人大气层,此时到达指定高度的距离最近,透过率最大;随着天顶角的增大,激光斜程增大,透过率不断降低.10.6/,tm激光斜程传输时的衰减量目前还没有成熟的公式直接进行计算,但可以分别计算CO2和H20衰减的等效水平路程.其公式为J:.=【l—exp(一…s0?.)】(13)式中.和分别代表实际传播距离与等效传播距离,日为传输高度,0为天顶角.为常数(H20衰减取O.0654;CO2衰减取0.19).公式(12)和(13)都没有考虑复杂的天气环境.雾的厚度一般小于200m,积雨云的高度约4～5kin,当传输高度日较大时,应该分段进行计算.(下转第81页)电子信息对抗技术?第25卷2010年7月第4期王剑峰,孙晶华基于dsPIC和FPGA的可控线性调频信号源设计8l 元件的引脚长度,以减小元件分布电感的影响. (4)在VDD及VCC电源端应尽可能靠近器件接人滤波电容,以缩短开关电流的流通途径,如用10p.~,铝电解电容和0.Ip.F电容并联接在电源脚上.对于高速数字Ic的电源端可以用钽电解电容代替铝电解电容,因为钽电解电容的对'地阻抗要比铝电解电容小得多.5结束语文章提出了一种可对信号的起止和幅度进行控制的新型线性调频信号源.为确保电路性能,在实际制板时采用多层板结构并精心设计了微带线.通过仿真和实验结果的验证,充分证明了设计的可行性.对实际应用而言,预失真(灵活的幅相补偿)无疑是一项至关重要的功能,但这恰恰是目前DDS产品所不具备的_4j.而本设计采用预先存储信号波形的方法可方便地对信号的幅度和相位进行预失真,从而可以补偿系统畸变的影响. 用此方法产生信号,信号时宽受限于FPGA中ROM的容量,其采样率受限于ROM的速度.本线性调频信号源产生的信号能达到的最大时宽为0.01s,可良好平稳地输出信号最大频率约为30MHz,时间带宽积为120.此外,系统还可产生任意波形(包括许多复杂的波形),并可实时改变所需信号的时宽,带宽等各项参数.如果对信号输出速率要求不是特别高,系统还可由dsPIC将所需线性调频信号的数据点算出,传输给FPGA 中的RAM,由RAM将其发出.本设计可方便地产生中,低频线性调频信号,是一种简单实用的新型线性调频信号源.参考文献:[1]祝明波,常文革,梁甸农.采用数字方法实现宽带线性调频信号产生[J].系统工程与电子技术, 2000,22(5):94—98.[2]潘松,黄继业.EDA技术与VHDL[M].北京:清华大学出版社,2005:20—32.[3]焦安群,郜丽鹏.线性调频信号源的研制[J].应用科技,2009,36(5):28—32.[4薛维,付国华,钟耀霞.一种线性调频信号产生器的没计[J].电脑与信息技术,2007,15(3):52—55. (上接第76页)5结束语本文从分析激光大气传输的影响因素出发,经过对现有文献资料的分析与比较,分别给出1.()6m和10.6m激光衰减系数的估算方法及其仿真图形,并对斜程修正进行了讨论.公式经过了仔细的分析讨论与比较,计算方法简单,反应了激光大气传输衰减的基本规律,具有较好的实用价值.但由于计算公式是通过理论模型与实际测量值拟合得来的,计算精度仅满足一般估算要求. 参考文献:[1]柯熙政,杨利红,马冬冬.激光在雨中的传输衰减fJ].红外与激光工程,2008,37(6):1021—1024. [2]阎吉祥.激光武器[M].北京:国防工业出版社, 1996:34—45.f3]戴永江.激光雷达原理[M].北京:国防工业出版社,2002:31—48.[4张建奇,方小平.红外物理[M].西安:西安电子科技大学出版社,2004:126—187.[5]柯熙政,席晓莉.无线激光通信概论[M].北京:北京邮电大学出版社,2004:239—244.[6]许祖兵.激光大气传输特性分析研究[D].南京:南京理工大学,2006:33—40.[7]宋正方.1.06gm激光的斜程大气衰减[J].激光技术.1997,21(6):343—345.f8]杨洋,赵远,乔立杰,等.1.{)6m激光的大气传输特性[J].红外与激光工程,1999,28(1):15—19. [9]周国辉,刘湘伟.一种计算红外辐射大气透过率的数学模型[J].红外技术,2008,30(6):331—334.。
烟尘对脉冲激光的衰减特性研究
烟尘对脉冲激光的衰减特性研究脉冲激光在穿过烟尘介质時发出的脉冲光束会与烟尘微粒发生相互作用，影响激光测距系统的工作可靠性。
文章对脉冲激光在烟尘环境下的传输特性展开研究，得到了传输过程中一定脉长激光能量透过率与烟尘质量浓度的数值关系模型，为战场烟尘环境下如何提高激光引信定距系统的工作性能提供了理论参考。
标签：激光定距系统；散射与吸收；能量衰减；能见度引言随着科学技术的不断发展，高新科技越来越多的应用于现代战争中，一方面，如今的战场已经不再是冷兵器的天下，传统的作战方式也已经跟不上现在战场信息化的脚步；另一方面，随着武器越来越多的融合进高新前沿科技，未来的战场也对弹药和引信提出了更高的要求[1]。
传统的近炸引信使用无线电探测技术进行目标的探测识别，而如今的战场环境，硝烟弥漫不说，各种电磁军事产品来往穿梭于战场，使得近炸引信中传统的无线电探测受到的干扰与日俱增。
激光技术应用于引信产品中具有众多优点包括单色性和方向性好，便于实现引信定位精度的提高；保密且抗干扰性能强，不易被敌方侦查拦截；距离截止特性好，能够有效抑制目标距离之外的回波信号的干扰；而亮度高的特性大大提高了引信系统的灵敏度。
激光引信可靠性高、安全、成本低，正在不断发展，并越来越多的应用于各种导弹系统中，包括迫击炮弹、破甲弹、反坦克导弹、空空导弹、反舰导弹等等[2]。
然而，激光测距实际应用仍存在一些问题。
激光在通过烟尘环境传输的过程中，烟尘粒子会对激光光束造成吸收和散射等复杂效应，使得激光传输过程中能量衰减，最终造成激光引信的不可靠工作甚至是失效，更严重的可能产生误炸等危险事件[3]。
了解与掌握激光烟尘传输规律，不仅具有重要的学术价值，而且在国防上也都具有重要的应用前景[4]。
1 能量衰减的数值计算激光在传输过程中，能量的衰减特性与激光波长和气候条件有关[5，6]。
在烟尘条件下传播时，激光的衰减率计算与烟尘粒子的折射率系数密切相关。
大气中漂浮着的烟尘粒子其折射率与大气折射率明显不同，所以在光束通过烟尘介质时，会发生传输上的不连续即发生散射和吸收。
激光在雨中传输的衰减特性分析及实验研究
激光在雨中传输的衰减特性分析及实验研究夏云芝; 邓贤君; 唐潇; 敖珺; 马春波【期刊名称】《《南华大学学报（自然科学版）》》【年(卷),期】2019(033)005【总页数】6页(P54-59)【关键词】激光传输; 降雨衰减; 大气信道; M-P模型【作者】夏云芝; 邓贤君; 唐潇; 敖珺; 马春波【作者单位】南华大学电气工程学院湖南衡阳421001; 南华大学机械工程学院湖南衡阳421001; 桂林电子科技大学信息与通信学院广西桂林541001【正文语种】中文【中图分类】TN240 引言激光在大气中的传输对研究大气介质的光学特性具有十分重要的意义。
大气衰减效应是激光大气传输的重要影响因素之一，这主要是由于大气气体分子以及气溶胶粒子的吸收、散射作用造成的[1]。
当前很多学者都针对激光在大气中的传输特性进行了分析和研究，但是由于研究角度和侧重点的不同，并且缺乏本地实测数据，在实际应用中仍存在较大困难。
降雨是自然界普遍的天气现象，它会对激光传输产生严重的衰减。
目前国内外对于估算激光大气的衰减特性的已存在常用的经验模型[2]，并取得了一定的研究成果，如ITU-R提出的衰减计算模型，以及L-P，M-P模型等，国内也有学者对广州地区的雨滴尺寸分布进行了大量的实验研究得出了当地适用的分布模型。
这些模型虽然较为接近的估算到相应天气条件下的大气衰减系数，在实际应用中，不同的地区的大气衰减特性仍存在较大差异。
本文以现有的常用经验模型为基础，分析了激光在雨的天气条件下的衰减特性，并从桂林本地的天气情况出发，得出了一系列实测结果，通过分析得出适宜桂林本地雨的天气条件下激光大气传输衰减的估算方法。
1 雨的衰减预测模型降雨是大自然最常见的自然现象之一，它是由于地球表面水蒸气蒸发遇冷后变成小水滴，经碰撞后形成的[1]。
由于雨分子分布的随机性，激光在降雨天气条件下通信时，会受到较大的影响[2]。
目前，已有经验模型对激光在雨信道的传输衰减进行预测，也有很多学者对雨滴尺度分布进行了研究，得出了雨滴的尺度分布模型。
大气传输特性对激光探测性能影响研究的开题报告
大气传输特性对激光探测性能影响研究的开题报告
标题：大气传输特性对激光探测性能影响研究
背景与意义：
随着激光技术在气象、测量、通信等领域的广泛应用，在大气中传
输的激光探测系统性能的研究越来越重要。
大气传输特性因素复杂，导
致激光在传输过程中会受到多种影响，如大气吸收、散射、折射等。
本
研究将重点探究大气传输对激光探测系统性能的影响，并提出优化措施，以提高激光探测的精度和可靠性。
研究内容和计划：
1. 相关文献调研
本研究将综合查阅国内外相关文献，对激光在大气中的传输过程和
大气影响因素进行深入了解，制定研究方案。
2. 实验设计
本研究将选择适当的实验条件，建立激光探测系统，进行大气传输
特性对激光探测系统性能的影响实验。
实验包括大气吸收、散射、折射
等多方面内容。
3. 实验数据处理及分析
本研究将通过实验获得的数据进行处理和分析，主要包括大气传输
对激光能量衰减、信噪比、干扰噪声和抗干扰能力等方面的影响。
4. 结论总结
本研究将通过实验结果，总结大气传输特性对激光探测系统性能的
影响规律，提出相应的优化措施，以提高激光探测系统的性能指标。
结论：
本研究将通过深入探究大气传输特性对激光探测性能的影响，为优化激光探测系统提供科学依据，为激光在大气中的应用发展提供技术支持。
激光大气传输特性分析研究
激光大气传输特性分析研究激光大气传输特性分析具有重要意义和应用价值，对于激光通信、激光雷达、激光武器等领域的发展至关重要。
本文将阐述激光大气传输特性分析的研究背景、现状和难点，介绍主要方法和技术，总结研究结果和发现，并强调其在应用上的重要性和价值。
激光大气传输是指激光在大气中传播的过程，受到大气中各种粒子的吸收、散射和折射等作用的影响。
在大气传输过程中，激光的强度、方向和波形等都会发生改变，从而影响激光通信、激光雷达和激光武器等系统的性能。
因此，对激光大气传输特性进行分析，有助于了解激光在大气中传播的规律和机理，为这些领域的发展提供理论支持和技术指导。
目前，激光大气传输特性分析主要集中在理论和实验研究两个方面。
理论分析主要包括辐射传输理论、气体分子动力学理论、气候学理论等，通过建立数学模型来模拟激光在大气中的传输过程。
实验测量则是在实际环境中对激光传输的特性进行测量和记录，以验证理论分析的正确性。
然而，由于大气传输过程的复杂性和不确定性，理论和实验研究都存在一定的难度和挑战。
理论分析方法：基于辐射传输理论，建立激光大气传输模型，计算光强、光谱、相位等传输特性，分析各种因素的影响。
例如，运用蒙特卡罗方法模拟光在大气中的散射和吸收过程，评估不确定性因素的影响。
实验测量方法：通过在实验场地或实际环境中进行激光传输实验，测量光强、方向、波形等参数，获取实际数据。
例如，利用望远镜观测远程目标上的激光斑点，分析斑点特征和变化规律。
数值模拟方法：利用计算机模拟程序，模拟激光大气传输过程，获取各种传输特性参数。
例如，通过模拟不同气候条件下的激光传输过程，预测激光通信系统的性能。
通过对激光大气传输特性的理论和实验研究，科学家们取得了一系列重要成果。
例如：发现了大气中各种粒子（如气溶胶、水蒸气、氧气、二氧化碳等）对激光的吸收、散射和折射作用，以及这些作用的温度、压力和湿度等影响因素。
建立了较为完善的辐射传输理论体系，用于描述激光在大气中的传输过程，并开发了相应的数值模拟软件，可对不同条件下的激光传输进行模拟和预测。
激光在大气中传输衰减特性研究
第36卷，增刊 红外与激光工程 2007年9月 V ol.36 Supplement Infrared and Laser Engineering Sep.2007收稿日期：2007-08-15作者简介：杨瑞科（1963-），男，陕西西安人，教授，博士，主要从事电磁波、光波在随机介质中的传输与散射特性等方面的研究。
Email: ruikeyang@激光在大气中传输衰减特性研究杨瑞科，马春林，韩香娥，苏振玲，鉴佃军（西安电子科技大学 理学院，陕西 西安 710071）摘要：激光在大气中传输特性的研究是激光探测与制导、激光通信等光电系统设计中的一个主要问题。
利用衰减的经验模型和Mie 理论，分别计算了不同大气能见度下的霾粒子对激光大气传输产生的衰减，并对这两种方法计算的结果进行比较分析；再根据Mie 理论和云雾的尺度分布模型计算了云雾的激光衰减。
结果表明，在近红外波段对于对流层大气中霾粒子的衰减预测应用Mie 理论计算更合理；云雾引起的衰减一般较大，并且随着能见度的减小，衰减增加较快。
因此，当b 15V <km 时，霾引起的衰减需要考虑；当b V 较小时，云雾的激光衰减是限制系统性能的主要因素。
关键词：激光； 大气； 衰减中图分类号：TN21 文献标识码：A 文章编号：1007-2276(2007)增(探测与制导)-0415-04Study of the attenuation characteristics of laser propagationin the atmosphereYANG Rui-ke, MA Chun-lin, HAN Xiang-e, SU Zhen-ling, JIAN Dian-jun(School of Science, Xidian University, Xi’an 710071, Chian)Abstract : The characteristics of laser atmospheric transmission is a primary issue while designing photoelectric system of laser detector, guidance and communications. Based on experiential model and Mie theory, the attenuation induced by hazes with visibility was calculated. The calculative results were compared and analyzed. The attenuation due to clouds and fog was analyzed and calculated using Mie theory and droplet size distribution. The results show that Mie theory is more reasonable than experiential model for atmospheric hazes attenuation prediction in the troposphere in infrared. The attenuation induced by clouds and fog increase quickly with the visibility decrease. Therefore, for b 15V <km, haze attenuation must be considered. For lower b V , the performance of laser system is limited by the attenuation of clouds and fog.Key words : Laser; Atmosphere; Attenuation0 引 言对于各种地基激光通信、探测系统等，对流层中各种因素对激光传输的影响是一些关键性的问题。
雾对10.6μm激光数字信号传输影响研究
雾 对 １． ｃ 激 光 数 字 信 号 传 输 的幅 频 和 相频 函 数 以及 双 频 互 相 关 函 数 的 影 响 ， 结 合 雾 对 激 光 影 响 的散 射 理 论 ， ０ ６ｂ ｍ 并 得 出脉 冲的 起 伏 特 征 ， 拟 不 同 能见 度 下 激 光 脉 冲 的展 宽 。结 果 表 明 雾 的 能 见 度 对 脉 冲 的 展 宽 具 有 明 显 的影 响 。 模
关 键 词 ： 光脉冲信号 ； 号传输 ； ； 激 信 雾 双频互相关 函数
中 图分类 号 ： Ｎ ７ Ｔ ９７
文献标 识 码 ： Ａ
文章 编号 ： Ｎ ２１１（０ １０—０５ ３ Ｃ ３—４３２１ ）１ ５— ０ ０
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｉ ｏ Ｔｈ ｎｆｕ ｎｃ ｆ Ｆｏ ｎ Ｔｈｅ Ｔｒ ｎ ｍ ｉｓｏ ｆ ｓ ａ ｃ ｎｔ ｅ Ｉ ｌ ｅ ｅ ｏ ｇ ｏ ａ ｓ ｓｉ ｎ ｏ １ ．６ Ｉｍ ｓ ｒ Ｄｉ ｉａ ｉ ｎａ ０ Ｊ Ｌａ ｅ ｇ ｔ ｌＳ ｇ ｌ Ｌ
ｔｏｎ ｔ ｘｐｒ ｓ ｈ ｌｅ ｔ ａ ｍ ｉ ｓｏ ｎ ｔ ｔ ｏｓ ｅ ｅ ｓ ａ ｔ ｒｎｇ ａ ｕｒ ｌ ｎｃ ｅ ｉ ｍ ｓ ｉ Ｏ ｅ ｅ ｓ ｔ ｅ ｐｕ ｓ ｒ ｎｓ ｓ ｉ ｎ ｉ ｈｅ ａ ｍ ｐｈ ｒ ｃ ｔｅ ｉ ｎｄ ｔ ｂｕ ｅ ｅ ｍ ｄ ｕ ．Ｔ ｈｉ ｓ ａ ｔｃ ｅ ｕ ｉｉｅ ｗ ｏ— ｅ ｕｅ ｙ ｃ ｒ ｌ ｔｏｎ ｆ ｃ ｉ Ｏ ｃ ｌ ｕ ａ ｅ ｔ ｎｆｕ ｎｃ ｆｆ ｇ ｏ ｈｅ ａ ｐｌｔ ｄｅ ｒ ｉ ｌ ｔｌｚ ｓｔ —ｒ ｑ ｎｃ ｏｒ ｅ ａ ｉ ｕｎ ｔｏｎ ｔ ａ ｃ ｌ ｔ ｈｅｉ ｌ ｅ ｅ ｏ ｏ ｎ ｔ ｍ ｉｕ — ｆ ｆ ｅ ｕｅ ｃ ｎｄ ｐｈａ ｅ ｆ ｅ ｕｅ ｃ ｕ ｔｏｎ ｒ ｑ ｎ ｙａ ｓ — ｒ ｑ ｎ ｙ ｆ ｎｃ ｉ ｔ ｏ ｆｅ ｅ ｙ ｍ ｕ ｕ ｌｃ ｅ ｅ ｅ ｆ ｃ ｉ ｆ１ ６ ｕｍ ａ ｗ —ｒ ｑｕ ｎｃ ｔ ａ ｏｈ ｒ ｎｃ ｕｎ ｔｏｎ ｏ ０． ｌ—
毫米波在雾和云中的衰减特性分析
毫米波在雾和云中的衰减特性分析Ξ王 威 李进杰 高 伟 顾德均(海军航空工程学院青岛分院 青岛266041)【摘要】 主要讨论了毫米波在雾和云中的传播特性及受到的影响.并通过毫米波雷达性能模型,模拟出了毫米波回波的性能曲线。
【关键词】 毫米波,传播,回波T he P rop agati on Character of M illi m eter W ave in Fog and C loudW ANGW e i L I J i n-j ie GAO W e i GU D e-jun(N aval A eronau tical Engineering A cadem y Q ingdao B ranch Q ingdao266041)【Abstract】 T h is paper discu sses the p ropagati on character of m illi m eter w ave in fog and cloud.Con sidering the real circum stance,w ith m athem atical model,w e draw som e common conclu si on.【Key words】 m illi m eter w ave,p ropagati on,echo w ave1 概述毫米波技术的应用是当今重要的军事应用之一,由于毫米波制导系统能在恶劣气象条件下和战场烟幕条件下工作,且设备尺寸较小,所以目前毫米波制导系统得到了广泛的应用。
但是在坏天气下毫米波的作用距离下降。
本文主要分析雾和云对毫米波制导系统的影响。
2 雷达方程的修正在不考虑大气及恶劣天气(如雨、雾)影响的条件下,雷达方程可以写成S N=P t G2Κ2ΡT(4Π)3R4L ikT0B n F n(1)式中P t—发射功率(W),G—天线增益,Κ—雷达工作波长,R—弹目距离,ΡT—目标的有效雷达截面, S N—接收信噪比,L i—系统的插入损耗,B n—接收机带宽,F n—接收机噪声系数,k—玻尔兹曼常数为1.38×10-23J K,T0—雷达工作温度(K)。
激光大气传输吸收衰减效应研究讲解
第36卷第3期2008年5月河南师范大学学报(自然科学版J ournal of Henan N ormal Universit y(N atural ScienceV ol.36N o.3M ay.2008文章编号:1000-2367(200803-0056-03激光大气传输吸收衰减效应研究时建群1,魏山城2,韩雪云2,周晓艳2(1.安阳师范学院物理系,河南安阳455000;2.河南师范大学物理与信息工程学院,河南新乡453007摘要:大气随机信道对激光传输性能的影响是制约激光通信的重要因素之一,因此开展对大气信道的研究对实现激光通信的实用化具有非常重要的意义.通过研究,给出了激光在大气中传输吸收损耗实用计算的数学模型,并经过仿真计算,得到了一些有益结论,并以此提出了激光通信设计时的一些相应的解决途径.关键词:激光;光通信;大气吸收;损耗中图分类号:TN012文献标识码:A激光因其独特的性质,在众多领域都得到了广泛的应用,尤其是在通信领域.由于激光通信系统具有通信容量大、传输码率高、保密性能好等诸多优点,与其它通信手段相比,是目前大容量空间通信最具竞争力的解决方案.大气激光通信又称为无线光通信,它是以光波为载体,在大气中传递信息的通信技术.由于大气信道是随机的,激光在通过大气信道传输时会产生大气衰减效应及大气湍流效应,从而造成光束的弯曲、闪烁、漂移、扩展、畸变及光能损失等现象.因此研究大气信道的大气衰减效应和大气湍流效应对于提高无线光通信系统性能具有重要意义.本文主要对激光在大气中的吸收衰减特性进行研究,给出实用的大气吸收衰减计算方法,为无线激光通信系统设计提供依据.1激光在大气信道中的吸收衰减特性当激光在大气中传播时,由于大气中存在着各种气体分子和微粒,如尘埃、烟雾以及刮风,下雨,下雪等气象现象,使部分能量因散射而偏离原来的传播方向(即辐射能量在空间重新分配,部分光辐射能量被吸收而转变为其他形式的能量(如热能等.大气对激光引起的吸收衰减主要有大气分子吸收和大气气溶胶吸收.相应的大气吸收衰减系数由两项组成[1]:α(λ=αm(λ+αn(λ,(1式中,αm(λ为大气分子吸收引起的衰减系数,αn(λ为气溶胶吸收引起的衰减系数.1.1大气分子吸收大气分子的吸收是将光辐射能量转换成大气组成分子的运动[2,3].吸收能量的衰减与激光束的波长密切相关,在可见光波段和1.06μm波长,大气分子的吸收可以忽略,但对10.6μm波长,大气分子吸收的影响最为严重.图1所示的大气窗口为0.72~15μm,但这只是一种粗略的说法[4].大气分子的吸收还与海拔高度有关[5,6],因为越接近地面(几千米,水蒸汽的浓度越大,水蒸汽吸收的能量也越大,如图2所示.1.2气溶胶吸收大气气溶胶是指极其细小悬浮在空气中缓慢下落的的固体或液体小颗粒(冰,尘埃,烟等.它们的尺寸介于10-2~100μm,如雾,尘埃,海浪的飞沫都是这种浮质.气溶胶的化学性质,大小和浓度影响大气的衰减状况.收稿日期:2007-09-11基金项目:国家自然科学基金(HSFC#10674042作者简介:时建群(1953-,男,河南内乡人,安阳师范学院讲师,主要从事基础物理研究.大气气溶胶衰减系数由微粒吸收决定αn (λ=105∫∞0Q a 2πr λ,n ″・πr 2d N (r d r d r (km -1,(2式中λ为波长(μm ;d N (r /d r 为每单位体积分布的微粒尺寸(cm -4;n ″指所研究的微粒的虚构的折射率;r 是微粒半径(cm ;Qa (2πr /λ,n ″是给定微粒的吸收截面.M IE 理论[7]证明,在可见光和红外线附近,虚构的折射率是极小的,在大气衰减激计算中可以忽略不计.在远离红外线的情况下,虚构的那部分折射率必须考虑在内.2大气吸收衰减模型有关氧和水蒸汽吸收系数的计算采用文献[8]给出的数学模型:(1氧的吸收系数α0(f ,p ,T =2.0058×10-2p T 3f 2∑45N =1A N ;(3(2水蒸气的吸收系数αw (f ,p ,T =1.9014×10-5f p w 300T 7/2exp 2.1441-300T F ;(4与αw (res (f ,p ,T =7.347×10-5ρp T 5/2f 2.(5式中p 为大气压强;T 为大气绝对温度;f 为频率;p w 为水蒸汽的分压;A N ,p w 和F 的计算见文献[8].实际上,采用标准大气模型时,对流层中的大气压强p ,温度T 及水蒸汽含量是随高度变化的,当重力势高度h g Φ11km 时[9]T =288.16-6.5h g ,p =101325×T 288.165.2561222,(6式中h g 与几何高度的关系为h g =R e h/(R e +h ;R e 为地球半径.大气分子总的吸收系数αm 可由氧和水蒸汽吸收系数线性叠加(按分贝数得到,而在大气中沿一条路径传播的光波的总吸收可以在整条传输路径上对α(h 进行积分得到.考虑到大气对光波传播的折射效应,需要在大气中对传输路径进行追踪.单程大气吸收损失αabs 的计算公式为αabs =∫h 1h 0α(h sin θd h ,(7式中h 0为光射线初始点高度;h 1为射线终点高度;θ为射线上某点高度为h 的射线仰角.3仿真与分析利用上边给出的数学模型,针对激光通信常用的几个波段,选取了0.83μm 、1.06μm 、3.80μm 、10.59μm 4个波段进行了大气吸收衰减的仿真计算,结果见图3.由图3可知:①在相同仰角相同海拔高度的情况下,波长越长,受到的大气衰减越小.因此,仅从这个角度来讲,光通信采用长波长效果较好;②对相同波长相同仰角的激光来讲,传输受到的大气衰减随海拔高度的增加而减小;③通过分析,在相同波长相同海拔高度处,仰角越大,受到的大气衰减越小.因此,在建立空-地通信链路时,应尽量不采用通信光束低仰角甚至水平路程传输方式;④系统在传输相同距离情况下,在传75第2期时建群等:激光大气传输吸收衰减效应研究输信道上所产生的功率衰减不同,对系统误码率的影响也不同.参考文献[1]徐娟.大气的光散射特性及大气对散射光偏振态的影响[D ].南京:南京信息工程大学,2005.[2]邹进上,刘长盛,刘文保.大气物理基础[M ].北京:气象出版社,1982:293-314.[3]曹百灵,邬承就,魏合理,等.碘激光的大气衰减特性[J ].光学学报,2003,23(4:496-500.[4]许春玉,谢德林,杨虎.激光大气传输透过率的分析[J ].光电工程,1999,26:7-11.[5]Robert Meneghini ,Toshio Iguchi.Ground 2to 2Space Optical Power Transfer[J ].SPIE ,1999,2120:108-117.[6]李现勤,程兆谷,蒋金波,等.激光束在大气中长距离传输聚焦特性的研究[J ].光学学报,2001,21(3:324-329.[7]Brain R Strickland ,Michael J Lavan ,Eric Woodbridge ,et al.Effect s of fog on t he bit 2error rate of a free 2space laser communication sys 2tem[J ].Applied Optics ,1999,38(3:424-431.[8]Blake L V.Rader Range 2Performance Analysis [R ].New Y ork :D C Heat h and Company ,1980.[9]孙景群.激光大气探测[M ].北京:科学出版社,1982.Practicality C alculation Method of Laser T ransmittingAbsorption Loss in AtmosphereSH I Jian 2qun 1,WEI Shan 2cheng 2,HAN Xue 2yun 2,ZHOU Xiao 2yan 2(1.Physics Deparment ,Anyang Teachers College ,Anyang 453000,China ;2.College of Physics &InformationEngineering ,Henan Normal University ,Xinxiang 453007,ChinaAbstract :The effect of atmospheric random channel to the laser propagation characteristics is one of the important fac 2tors which restrict lasercommunication.Therefore ,developing to the atmospheric channel research has the extremely vital sig 2nificance to realize laser communications.Through research ,arrives a practicality calculation method of laser transmitting ab 2sorption loss in atmosphere.Through emulation calculation ,some profitable conclusion is gained.Some corresponding solve paths in laser communications design have been found.K ey w ords :laser ;optical communication ;atmospheric absorption ;loss 85河南师范大学学报(自然科学版2008年。
辐射雾对激光吸收特性的研究
辐射雾对激光吸收特性的研究吴呈龙;唐晋生;王乐;亓协兴【摘要】为了得到辐射雾对激光的吸收特性,本文根据Maxwell-Garnett公式计算了高频条件下辐射雾中等效介电常数,然后由等效介电常数得到激光在雾中的吸收率,最后通过MATLAB平台进行数值模拟得出了直观的结果.结果表明,辐射雾对激光的吸收率与辐射雾中等效介电常数的虚部有关,且与其虚部成正比关系;辐射雾对激光的吸收率与辐射雾的可见度成正比;随着频率的增加,辐射雾对激光的吸收率迅速增大,在5THz时达到最大值,随后逐渐减小,最后趋于一个稳定值.【期刊名称】《光散射学报》【年(卷),期】2016(028)002【总页数】3页(P182-184)【关键词】等效介电常数;吸收率;激光;辐射雾【作者】吴呈龙;唐晋生;王乐;亓协兴【作者单位】西南交通大学电磁场与微波技术研究所,成都610031;西南交通大学电磁场与微波技术研究所,成都610031;西南交通大学电磁场与微波技术研究所,成都610031;西南交通大学电磁场与微波技术研究所,成都610031【正文语种】中文【中图分类】TN929.12雾是自然界中经常出现的一种天气现象,在水汽充足、微风及大气层稳定的情况下,气温接近零点,相对湿度达到100%时,空气中的水汽便会凝结成细微的水滴悬浮于空中,使地面水平的能见度下降,这种天气现象称为雾。
然而雾中的微粒对激光具有较强的吸收和散射作用,从而会导致激光的在传输过程中光强有很大程度衰减[1],限制了激光传输的距离,所以对激光在辐射雾中吸收特性的研究有着重要的现实意义。
目前对于激光在雾中传输能量吸收研究,国内外已经发表了许多文章[2-5],但是这些文章大多数都是通过米散射理论或者借助经验公式的计算而得出结果。
对于从介电常数这方面去考虑雾对激光吸收影响相关文献却所见不多。
本文是以辐射雾为例来分析雾对激光吸收的影响。
首先依据Maxwell-Garnett公式计算高频条件下辐射雾中的等效混合介电常数；然后通过混合等效介电常数推导出其与吸收率的关系,最后通过MATLAB平台进行数值模拟得到相应结果,同时也对模拟的结果进行了分析。
激光在大气中的传输损耗实用计算方法
激光在大气中的传输损耗实用计算方法
张瑜;杨豪强;张明高
【期刊名称】《光通信技术》
【年(卷),期】2007(31)3
【摘要】大气随机信道对激光传输性能的影响是制约激光通信的重要因素之一,因此开展对大气信道的研究对实现激光通信具有非常重要的意义.通过研究,给出了激光在大气中传输损耗的实用计算方法.经仿真计算,得到了一些有益结论,并以此提出了激光通信设计时的一些相应的解决途径.
【总页数】3页(P62-64)
【作者】张瑜;杨豪强;张明高
【作者单位】河南师范大学,物理与信息工程学院,河南,新乡,453007;河南师范大学,物理与信息工程学院,河南,新乡,453007;河南师范大学,物理与信息工程学院,河南,新乡,453007
【正文语种】中文
【中图分类】TN929.1;TN248.4
【相关文献】
1.不同入射角激光束在大芯径SI-PDF光纤中的传输损耗 [J], 张美;魏福利;邱孟通;王奎禄;王培伟;盛亮;彭博栋;李志来
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飞;Alhadi Mohammed Alarabi Abakar;黄跃武;赵霞;刘礼华
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雾天微弱激光回波信号增强与处理研究
２ ０ １ ４年 Ｏ ２月
武 汉理 工大 学学 报 （ 交 通科 学 与工 程版 ）
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｗｕ ｈ ａ ｎ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
（ Ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｐ ｏ ｒ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ８ Ｌ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ）
ｚ ／ ￡ ：
ｋ一 ０
（ ２ ）
ｋ＝ ０
信 号 累积增 强 的基本 原理 是将 激光 系统 作用
距 离 范 围内 的多个 回波 信 号 累 积起 来 ， 形 成一 个
经 过 次 累 积 后 ， 则 累 积 信 号 的 功 率 变 为 。 Ｐ ， 噪声 功率 为 Ｐ ， 所 以信 噪 比为
Ｖｏ １ ． ３ ８ Ｎｏ ． １
Ｆｅ ｂ ．２ Ｏ １ ４
雾 天微 弱 激 光 回波 信 号 增 强 与 处 理研 究 ＊
姚 国仲 艾 丽 思 申立 中 雷基 林 王 贵 勇
（ 昆 明 理 工 大 学 云 南 省 内燃 机 重 点 实 验 室 昆 明 ６ ５ ０ ５ ０ ０ ）
姚 国仲 （ １ ９ ８ ２ 一） ： 男， 博 士， 讲师 ， 主要研究领域为信号处理 、 柴 油 机 高 压 共 轨 技 术 研 究
国 家 自然 科 学 基 金 项 目（ 批准号 ： ５ １ ２ ０ ８ ２ ３ ９ ） 、 云 南 省 科 技 计 划 项 目（ 批 准号 ： ２ ０ １ ２ Ｆ Ｄ ０ １ ３ ） 、 云 南 省 科 技 计 划 人 培 项 目（ 批 准 号
成 像 和扫 描成像 进 行 了深 入 研 究 发 现 ： 随着 雾 气
低能见度雾霾下高斯脉冲波束的传输特性研究
低能见度雾霾下高斯脉冲波束的传输特性研究低能见度雾霾下高斯脉冲波束的传输特性研究引言在近几年，城市雾霾现象日益普遍，对人们的生活和环境造成了严重的影响。
雾霾不仅影响空气质量，还会降低能见度，增加交通事故的发生率。
同时，激光技术的发展也为雾霾传输研究提供了新的工具和视野。
高斯脉冲波束是一种常用的激光光束，其传输特性在雾霾条件下的变化是进行研究的重点之一。
本文旨在探讨低能见度雾霾下高斯脉冲波束的传输特性，以期为亚米级光通信、激光雷达和激光测距等领域的应用提供理论依据和实验指导。
一、高斯脉冲波束的基本特性高斯脉冲波束是一种具有特定波形的激光光束，其光强和相位分布均符合高斯函数。
高斯脉冲波束具有自耦合和自调制等特性，传输时光束展宽，但能量分布仍保持高斯分布。
高斯脉冲波束在理论和实践中得到广泛应用，其传输特性的研究对激光通信、遥感探测、激光诊断等领域有着重要意义。
二、低能见度雾霾对高斯脉冲波束传输的影响1. 光的散射在雾霾条件下，光的散射会显著增强。
雾霾中的粒子会对光进行多次散射，导致光束的传输方向发生改变，同时引起波束展宽和衰减。
高斯脉冲波束传输时，由于雾霾中的颗粒散射，波束的聚焦性能下降，波前相位形状发生变化。
2. 光的吸收和衰减雾霾中的颗粒不仅会对光进行散射，还会吸收和衰减光的能量。
雾霾中的颗粒对不同波长的光吸收的程度不同，其中蓝光和紫外光的吸收更强，导致光的传输距离明显减少。
在高斯脉冲波束传输过程中，雾霾中颗粒对光的吸收会使波束的能量更为集中，进一步影响波束的传输特性。
三、雾霾下高斯脉冲波束传输特性的模拟为了更好地理解低能见度雾霾下高斯脉冲波束的传输特性，我们可以通过数值模拟的方法进行研究。
模拟过程中，首先需要确定雾霾的粒子分布和浓度，其次考虑不同波长的光在雾霾中的传输特性，最后对高斯脉冲波束的传输特性进行模拟计算。
根据模拟结果，我们可以观察到低能见度雾霾下高斯脉冲波束的传输特性发生明显变化。
雾霾中颗粒的散射和吸收作用使波束的聚焦能力变差，波束展宽明显增加，并且能量分布发生变化。