空间激光通信中光强起伏尺度特征的数值分析

利用数值模拟的方法,定量地计算分析了空间激光通信中光强起伏问题,得到了准直光束与聚焦光束光强起伏相关距离（不均匀元半径）随大气相十长度变化的结果;进而分别从接收效率和性价比等不同的角度对激光通信系统接收孔径选取的参考因素进行了探讨。根据现代光通信对误码率的最低要求定义最佳接收孔径,计算分析了聚焦光束空间激光通信系统最佳接收孔径随大气相干长度r0的变化关系。结果表明,最佳接收孔径随大气相干长度的减小而迅速增大。对于聚集光束空间激光通信而言,在大气相干长度ro约为4cm的强湍流效应情况下,通信系统的接收孔径接近5倍艾里斑直径,才能满足国际电信联盟-电信标准部对光通信的最低要求。     

无线激光通信中的多孔径接收技术研究

在大气激光通信中,大气湍流所引起的光强闪烁会严重影响通信系统的性能,导致系统误码率的增加,多孔径接收是克服这种影响的有效方法.主要分析了3个孔径的接收性能,并对比了多个接收孔径的接收面积的大小及相互之间的位置关系对空间平滑因子的影响,对比了多孔径接收与单孔径接收的孔径平滑因子;利用GammaGamma信道模型分别从弱至...     

孔径平均效应对采用相位补偿技术的空间相干光通信系统误码率的影响

基于大气湍流影响下的空间相干光通信系统模型和孔径平均效应的平面波模型,通过数值模拟研究了弱光强波动条件下孔径平均效应以及大气湍流内外尺度对相干光通信系统误码率和接收孔径直径最优值的影响。研究结果表明:孔径平均效应能够有效减小相干光通信系统的误码率,改善系统性能;原始信噪比越高,传输距离越短,波长越长,相位补偿模式的J值越大,接收孔径直径越接近最优值,孔径平均效应对误码率的改善效果越明显;孔径平均效应会影响接收孔径直径的最优值,相位补偿模式的J值越大,影响越明显;系统误码率和接收孔径直径最优值会随着大气湍流内尺度的增大而相应增大,随着大气湍流外尺度的减小而相应减小。研究结果将为空间相干光通信系统设计提供必要的理论依据。     

激光收发望远镜的几何布局对光束到达角起伏相关性的影响

大气湍流的倾斜扰动会导致光束在通过大气后到达角发生起伏。对于激光测距、激光导引星等应用场合,激光分别在发射和接收时两次通过了湍流大气。激光收发望远镜几何布局方式的不同会引起激光发射和接收光路中的倾斜相关性出现差异,最终影响接收望远镜探测到的激光到达角起伏。从激光收发望远镜布局的一般几何模型出发,利用Zernike多项式波前展开,给出了受大气湍流影响的分离孔径倾斜相关函数。分析了收发共光路与非共光路情况下,不同的几何限制导致的光束到达角起伏相关性变化。最后,讨论了不同的激光收发望远镜的几何布局对接收望远镜探测到的光束到达角起伏的影响。     

孔径接收下大气闪烁频谱的理论和实验研究

 基于孔径接收下的对数振幅时间相关函数，推导了弱湍流起伏条件下大气闪烁频谱的表达式，分析了接收孔径对大气闪烁频谱的影响。通过完成水平大气传输实验，实际测量了孔径接收下的大气闪烁频谱。实验结果验证了理论计算。结果表明，孔径接收下的大气频谱分为低频段和高频段两部分，低频谱为常数，高频谱呈幂指数关系变化，且幂指数为-11/3；随着接收孔径增大，频谱在各频率点上的幅值逐渐减小，其形状保持不变。     

大气湍流中空间光至单模光纤耦合的跟踪算法

 通过模拟湍流波前的振幅起伏及相位起伏，研究了采用CCD探测器的湍流波前倾斜校正系统的空间光到单模光纤耦合功率的衰落特性，对CCD图像的跟踪算法进行了研究。仿真结果表明，在接收孔径直径与Fried 参数的比值较大时，采用质心跟踪算法的倾斜校正系统的性能很差，耦合光功率会产生严重衰落。提出了一种高斯模板匹配的倾斜校正跟踪算法，在湍流较强时，可以有效地降低耦合光功率的衰落深度，并且可以避免采用质心算法可能出现的大孔径接收性能低于小孔径的不利情况。     

大气中激光到达角起伏引起跟踪系统角误差的研究

为研究大气结构常数、湍流特征尺度、跟踪距离以及接收孔径对激光跟踪系统角精度的影响,采用同时包含湍流内尺度和外尺度影响的综合湍流谱对大气湍流中激光到达角起伏引起的激光跟踪系统角误差进行了数值模拟。结果表明：激光跟踪系统测角精度与系统接收孔径大小有关,并随大气结构常数和跟踪距离的增大而降低;湍流内尺度和外尺度仅在有限范围内影响跟踪系统角精度。分析结果可为系统设计提供参考。     

光波前向散射闪烁相关法测量光传播路径横向风速廓线

光传播路径横向风速风向的准确测量,对于科学研究和工程应用都具有重要意义。哈特曼传感器用来接收光波大气传输前向散射的波前和光强信息,提出利用哈特曼传感器接收的前向散射光强闪烁相关信息,实现路径横向风速廓线测量的方法。理论推导给出了光传播路径上横向风速分段反演的公式。根据不同的子孔径间距路径权重函数的差异,针对不同子孔径间距对路径不同位置的敏感性,分析了如何合理的选取光传播路径横向风速廓线的权重函数。利用哈特曼传感器开展了水平1 000 m光传输路径横向风速的探测实验。初步研究结果表明,哈特曼传感器测量的路径横向平均风速与接收端附近的风速计测量的结果具有较好的一致性;得到的两段路径横向风速的分布在随时间的变化趋势上一致性较好,特殊的下垫面布局使得靠近光源的第一段路径与靠近探测器的第二段路径的平均横向风速分别为1.273和0.952 m·s-1。将第二段横向风速与路径横向平均风速的测量结果进行了相关性分析,具有一致的变化趋势,两者的相关系数达0.86。     

双向大气湍流光信道瞬时衰落相关特性测量

为证明双向光传输系统中大气湍流信道的互易性,提出一种测量瞬时接收信号衰落相关性的方法,并建立了分析测量数据的数学模型。在相距883 m的两栋高楼之间进行双向光传输测量实验,根据测得的光斑图像数据,对信道的瞬时衰落相关性进行验证,并分析了实际场景下归一化接收信号起伏方差对相关系数的影响。结果表明:两个相反方向的光信道瞬时衰落相关系数大部分均在0. 85以上,最高可达0. 95,证明了双向大气湍流光信道之间存在良好的互易性;且随着归一化接收信号起伏方差的增大,相关系数呈轻微下降的趋势。     

上行链路大气波前畸变对剪切光束成像技术的影响

剪切光束成像（sheared-beam imaging,SBI）技术是一种利用三束剪切相干激光照明的非传统成像技术,该技术通过探测器阵列接收目标反射回波的散斑图进行计算成像,在对远距离暗弱目标高分辨率成像方面有着独特的优势.大气湍流引起的光束波前畸变是影响SBI成像质量的一个关键因素,因此本文从湍流引起的激光波前畸变对目标频谱信息提取的影响入手,建立了光束波前畸变对成像影响的理论模型.利用多层相位屏模型模拟了近地25 km大气对SBI光束传输的影响.通过计算机仿真,得到了不同激光发射孔径和不同成像距离时SBI的成像结果.仿真结果表明,选取合适的发射孔径尺寸可以有效缓解湍流对光束波前质量的影响,从而提升成像质量.在Hutchin的研究基础上,对孔径选择范围的已有研究成果进行了扩展与深化.给出了SBI系统发射孔径尺寸选取的建议,为SBI对不同高度目标成像的像质差异分析提供了参考.     

基于分数傅里叶变换的分数相关峰值特性

本文通过理论分析和计算机仿真研究了分数傅里叶变换的级次对分数相关峰值特性的影响并优化了分数相关的级次。结果表明分数相关输出在旁辩和峰值宽度方面与传统相关相比有了较大的改善,因而可以提高目标探测的灵敏性。     

国产HFC－134a饱和蒸气导热系数的试验研究

国产ＨＦＣ－１３４ａ饱和蒸气导热系数的试验研究刘明福，韩礼钟，张玉坤，朱明善（清华大学热能工程系北京１０００８４）关键词ＨＦＣ－１３４ａ，导热系数１引言导热系数是研究热量传递过程所需要的基本热物性参数。在ＣＦＣＳ类制冷剂替代物的研究中，获取替代物精确...     

体全息子波相关系统并行性的研究

基于体全息关联存储和子波变换的相关识别系统,具有瞬间多通道并行处理的独特优点。本文从几何角度分析了决定系统并行性的几个重要因素,得出提高系统一次并行输出相关通道数目的主要途径。文中对构建的体全息子波相关系统可实现的通道数目进行了计算,并用该系统实现了120幅人脸图象的识别.     

三探头单纤光导探针测量二维气泡速度的实验研究

1前言气液两相流广泛存在于动力、化工等工业过程中，到目前为止，人们已开发了大量的实验测定方法，用于研究气液两相流空泡份额等。但是对气泡速度的测量研究并不多，主要原因在于气泡速度测量的困难性。近几年人们尝试使用激光多普勒测速技术、颗粒轨迹测速技术等测量气泡速度，这些测量方法不仅系统复杂，而且还有相应的限制条件，适用范围有限。利用相关测速技术可以测量一维气泡速度，其原理是：设距离为L的上、下游两个测点的传感器在时间间隔T内测得的随机气泡信号为X（t）和Y（t），而且X（t）和Y（t）为平稳和各态遍历，则相关…     

二维电子气的关联函数

本文在少粒子体系波函数数值解的基础上讨论了强磁场中二维电子气的二体关联函数.在数值计算的意义上给出了有限集团体系二体关联函数的计算公式. 关键词：     

INFLUENCE OF THE INTERFERENCE OF ODD AND EVEN WAVES ON SPATIAL CORRELATION OF NUCLEON PAIR

The effect of the interference of odd and even waves on the spatial correlation of a pair of valent nucleons has been investigated.     

基于量子关联的星间链路技术研究

讨论了基于量子关联的星间链路工作频段,阐明了量子星间链路的体制优势.然后在现有星间链路研究的基础上,推导了量子星间链路的关联度和信号损耗及制备增益间的关系.并讨论了量子星间链路的网络架构.     

湍流等离子体中的重整化色散方程

从速度v的傅里叶空间K的动力学方程出发,采用算子运算及变换方法,可较简便的算出静电湍流场中的重整化色散方程,在以有效关联时间代替湍流场的时、空关联的近似下,计算了有限关联时间效应的作用,表明它是削弱湍流场影响的。短关联时间极限可看成是湍流场影响的上限估计。讨论了湍流场对离声波、电子朗缪波和低频漂移波的影响。 关键词：     

蒸汽喷入过冷液面接触冷凝实验研究

对饱和蒸汽垂直喷入过冷液面直接接触冷凝进行了可视化实验,观察到近液面层汽液两相作用区的凝结现象,研究了系统压力响应特性,提出将蒸汽凝结过程分为"压力平衡"和"压力稳定"两个阶段,根据实验结果回归了不同凝结模式下平均凝结换热系数的实验关联式.通过对温度场的分析、得到了热水层的分布规律.     

会聚球面波曲率半径的精确测量

本文提出了一种特殊情况下的准菲涅耳衍射近似处理方法,报道了一种利用全息光栅精确测量会聚激光球面波曲率半径的新方法并分析了测量误差。这种方法具有精度高、测量方便、仪器设备简单等优点,从而为高精度全息透镜、凹面全息光栅的制造等提供了可靠的保证。