当前位置: 首页 >> 科学研究 >> 激光大气传输 >> 正文

激光大气传输

发布者: 发表时间:2018-04-12

一、激光大气传输特性理论与实验研究

大气传输效应是限制各种空间激光系统应用的重要因素之一,本课题组系统的分析了大气衰减效应、大气热晕效应及大气湍流效应对激光传输的影响,为激光系统优化设计与广泛应用提供了理论依据。

(一)阵列光束湍流大气传输特性

随机相位径向阵列光束不同湍流下的光强分布:

径向GSM阵列光束在自由空间和湍流大气中的空间相干度:

(二)大气湍流模拟装置

实验室模拟大气湍流可提供定量可重复的大气湍流环境,为不同激光系统在大气湍流中的传输实验验证提供基础。

电热鼓风大气湍流模拟器加热空气,受迫对流:通过对气流温度和速度的调节形成湍流并控制其强度,可定量分析温度和风速对大气湍流的影响。

                              (a)实物图                                                  (b)对数光强时间功率谱

图1 实验室电热鼓风大气湍流模拟器

油浴式大气湍流模拟池加热液体,形成对流,在加热升温过程中,上下温差形成对流,这种方法适用于一般大气湍流模拟。

图2 实验室油浴式大气湍流模拟池

(三)激光大气传输特性仿真软件

针对激光在大气中传输时受到的各种效应,课题组开展了系统的理论研究和数值仿真,编写了“激光大气传输特性仿真软件”。

软件主要包括四个部分:

1. 可见近红外激光大气折射率结构常数;

2. 可见近红外激光传输大气湍流效应;

3. 大气衰减效应;

4. 激光脉冲在湍流和随机分布粒子中传输特性;

此外,实验演示一栏还可以查看之前实验室做的实验录像,软件界面如下图所示:

图3 激光大气传输特性仿真软件界面

二、激光水下传输特性理论研究

本课题组针对气海界面以及海水信道,研究其对传输激光的影响,最后结合海面海雾建立下行信道模型,仿真计算激光下行通信能量衰减特性。目前关于海洋湍流中激光束的研究是相对比较新的领域,因此研究不同光束模型在湍流中的传输具有重要意义。

图4 激光透过率随传输距离变化                                  图5 激光透过率随透射角变化

图6 不同传输距离下,相干合成径向GSM阵列光束平均光强