利用CCD研究激光束在大气随机信道中的传输特性

介绍了无线光通信系统中激光信号通过随机大气信道时，由于激光与大气介质的相互作用．对光信号产生的散射、吸收和湍流等效应。上述一系列效应对激光信号的传输产生巨大的影响、其中最为重要的影响效应有衰减、光束闪烁及抖动效应。通过一实验装置、利用CCD对通过大气信道的光束在不同能见度、不同大气条件和不同时刻等条件下对激光传输信号的图像的拍摄及所拍摄的图像的对比分析，验证了理论分析中的各种大气随机信道的效应。     

大气环境对激光通信系统的影响(英文)

为了保证光通信精确度,有效地提高光通信系统性能,分析了导致接收光束能量损失,接收信号减弱的成因,找到适合光通信的方法.首先,通过光通信对大气信道衰减的敏感性,分析了光通信在大气传输时所受到的大气环境如雾、雨、雪、大气湍流因素的影响.其次,对大气环境中的雾、雨、雪和大气湍流中光强起伏、光束漂移等因素对光通信的影响做了详细分析.最后,通过数据分析得出适合光通信的大气环境,在合理使用大气激光通信设备的前提下,可以保证光通信的质量.     

球差光束在大气湍流中传输特性的实验研究

采用空间光调制器产生球差光束,并利用旋转随机相位板模拟大气湍流,实验上研究了球差光束在大气湍流中的传输特性.研究表明:在自由空间传输时,正、负球差光束光强分布均为环形多层分布,但经过大气湍流传输后光强均会变为类高斯分布.正球差导致光束扩展,负球差会导致光束聚焦.正球差越大光束能量集中度越差.负球差对光束能量集中度的影响是非单调的.特别地,大气湍流会削弱球差效应对光束扩展的影响.     

基于高斯光束特性的Mie散射大气激光雷达回波近场信号校正研究

介绍一种基于高斯光束传输特性对Mie散射激光雷达回波信号校正的新方法.首先根据发射激光束的高斯光束特性，对大气激光雷达回波信号作高斯修正，然后在大气近似均匀假定下，对近场区经高斯修正的回波信号距离校正函数进行二次曲线拟合，实现对交叠面积影响的修正，实际计算表明，用此方法对Mie散射激光雷达回波近场信号进行处理，可获得与实际更为接近的反演结果. 关键词： 大气激光雷达 高斯光束 回波近场信号修正 大气消光系数     

激光二极管光束在各向异性非柯氏大气湍流中的传输质量

以厄米-高斯混合模形式描述激光二极管光束的分布,利用光束二阶项矩阵进行计算,研究了光束束宽与光束传输因子之间的关系,并对各向异性大气湍流中广义指数和各向异性系数对光束传输因子的影响进行了分析。结果表明,对于不同的湍流强度,均存在不同的束宽使得光束传输因子最小。此外,大气湍流模型中各向异性系数的增大使得大气湍流对光束传输因子的影响相应减小。通过二维光束质量轨迹图的仿真,证实了各向异性系数对光束传输因子轨迹的影响将随着传输距离的增大变得更加明显。所得结果将有利于大气光传输理论的发展,并对大气光通信、激光雷达探测等应用有着重要意义。     

位相畸变对强紫外激光在空气中长程传输的影响

 采用瞬态受激旋转拉曼散射（SRRS）模型，详细考虑了激光脉冲的位相变化、时间波形、泵浦光的衰减、斯托克斯光的非线性放大以及初始的随机斯托克斯散射场等诸多因素，研究了空间位相畸变对空气中长程传输过程中产生的SRRS效应的影响。研究结果表明：位相畸变对阈值条件和时间特性影响较小，而对光束质量影响较为明显；随着位相畸变的增大，光束的能量分布变得极不均匀，光束的光强对比度也明显变大，从而使激光光束质量变差，而且当传输距离达到阈值条件后，随着传输距离的增加，光束质量将进一步变差。     

激光驱动尾波场加速电子诱导光核嬗变

提出了一种基于激光尾波场加速电子诱导光核嬗变的优化方案并开展了135Cs光核嬗变的数值模拟研究。蒙特卡罗模拟研究发现随着电子能量的增加，嬗变产额逐渐趋于饱和，单位能量电子的嬗变效率在40 MeV附近时存在峰值，半高处能量为20、120 MeV。为了提升半高处能量内的电子电量从而优化嬗变产额，使用粒子模拟程序研究了超短超强激光在气体等离子体中的传输过程。研究结果发现，随着等离子体密度的降低，尾波场加速的电子能量逐渐升高，但是电荷量逐渐减少，并且圆偏振激光加速的电子能量和电荷量均优于线偏振激光。通过调整等离子体密度和激光偏振，发现在圆偏振激光和特定等离子体密度条件下，存在嬗变产额的最优值。利用电导率等效方法对345 GHz折叠波导行波管中的电磁信号的传输损耗进行了仿真研究，考察了流通管孔径、加工粗糙度等对冷腔传输损耗的影响，流通管孔径较大或加工粗糙度较大都会导致电磁信号传输衰减严重。还模拟分析了热腔中电磁信号衰减对慢波结构净增益、带宽、最佳周期数等器件特征参数的影响，结果显示，电磁信号衰减会使得增益下降和带宽降低。     

OFDM-OAM光信号在大气湍流中的传输

在自由空间传输的过程中,轨道角动量(OAM)光束会受到大气湍流的影响,其螺旋相位会产生畸变,导致解调后的信号质量下降。为了研究不同湍流条件下大气湍流对正交频分复用(OFDM)-OAM光信号的影响,使用non-Kolmogorov湍流模型,通过改变模型中折射率结构常数C■和大气指数α模拟不同情况下的大气湍流,测试OAM光信号经过湍流模型后的解调高斯光强图样、光束强度以及其携带的OFDM-16QAM信号的误码率。实验结果表明:non-Kolmogorov湍流模型中C■和α的改变会对解调后的高斯光束以及探测到的OFDM信号产生一定的影响,而在发送端进行信道编码可以从一定程度上改善湍流对传输信号的影响。     

激光斜程传输波长选择

当强激光束穿过大气时,大气对光束的各种线性和非线性衰减因素使光束质量和能量密度受到很大的影响。大气对激光束的这些衰减因素都有很强的波长相关性,不同波长的大气光学性质差别非常之大。为了给激光通讯或强激光传输选择最佳传输波长或波段。本文利用计算物理模型模拟计算了分子吸收、分子散射、气溶胶(包括云和雨)消光、衍射、抖动、湍流和热晕对高能激光大气传输的影响。分析其波长相关性后,给出了最佳波段的选择,并具体对几种激光器进行了简要的分析。     

自然环境中多因子对自由空间量子通信性能的影响

根据大气中尺寸与光波长相近的各粒子的粒度谱分布函数,分析了大气湿度、粒子浓度、光信号波长和粒子直径等因子与量子弱相干光信号的衰减关系.讨论了多环境因子对大气能见度的影响,得到平流层量子通信中大气能见度和探测望远镜倾角对链路衰减的影响,量子信号传输误码率、保真度与大气能见度和传输距离的定量关系.仿真实验表明,随着大气湿度和粒子浓度的增加,量子信号传输的链路衰减逐渐增加,当光信号波长与粒子直径相近时,衰减最显著;在传输距离为15km,望远镜倾角为90°的前提下,当大气能见度分别为5km和15km时,链路衰减依次为18.9dB和14.2dB,信道误码率分别为0.010 5和0.009 9,信号保真度分别为0.22和0.71.     

单程大气传输的能量衰减研究

本文对激光束在大气传输中能量衰减的主要原因进行了分析，给现单程水平，垂直和斜路径大气传输的能量衰减表达式。     

大功率折叠式封离型CO2激光器

给出大功率折叠式封高型ＣＯ２激光器的设计思想和稳定性。     

全波形激光雷达回波信号建模仿真与分析

全波形回波信号建模仿真与分析是全波形激光雷达探测技术的一项重要研究内容。针对激光束在目标场景中投影点的获取问题,提出了一种基于激光束空间边界的光线求交快速算法,运算效率高,稳定性好。基于激光雷达信号的时空分布特性,推算出目标场景对信号的响应函数,建立二者的作用过程模型。并针对全回波检测技术中的距离选通探测模式,对目标回波信号与距离选通门限的位置关系进行了分类建模和分析。在研究以上三项关键技术的基础上,构建了全波形激光雷达回波信号仿真系统,仿真实现和分析了不同距离选通门限条件下的全波形回波信号特性,并生成了复杂场景下隐蔽目标的全波形激光雷达数据。     

Compressing Dynamic Range of Wind Lidar Signals by Gate-control

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　Ｗｉｎｄｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓａｒｅｅｓｓｅｎｔｉａｌｔｏａｔｍｏｓｐｈｅｒｅｄｙｎａｍｉｃｓ,ｎｕｍｅｒｉｃａｌｗｅａｔｈｅｒｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎａｎｄｏｔｈｅｒｒｅｓｅａｒｃｈｆｉｅｌｄｓ,ｓｕｃｈａｓｂｉｏｇｅｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄｈｙｄｒｏｌｏｇｉｃａｌｃｙｃｌｅｓ.Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎｔｏ ｇｅｏｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ,ｗｉｎｄｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｈａｖｅｏｔｈｅｒｉｍｐｏｒｔａｎｔａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ,ｆｏｒｉｎｓｔａｎｃ…     

Self-induced transparency of hydrogen-containing ferroelectrics for extremely short pulses in the vicinity of the curie temperature

Nonlinear propagation of extremely short (carrierless) electromagnetic pulses in a KDP-type ferroelectric is investigated at temperatures close to the phase transition point. It is demonstrated that, although weak monochromatic signals undegro a sharp attenuation at these temperatures, an extremely short high-power pulse can propagate in the self-induced transparency regime and the associated soliton is stable to transverse perturbations.     

基于分光棱镜的激光引信回波信号半实物仿真

基于分光棱镜的光学耦合系统,设计了激光引信仿真系统.该系统通过将准直整形后的发射机窗口输出的激光束耦合进入校准夹具的光学系统中,通过光开关和程序控制的电控可变衰减器实时地模拟光束经过目标反射引起的光强衰减,最后将衰减后的光信号馈入激光引信的接收机窗口.该设计能够较为准确地模拟激光引信在交会过程中的回波光功率大小,并可实时地仿真激光引信各通道的回波信号,从而可以在实验室内验证激光引信信号处理系统的可靠性.     

Nonlinear unbalanced Bessel beams in the collapse of Gaussian beams arrested by nonlinear losses

Collapse of a Gaussian beam in self-focusing Kerr media arrested by nonlinear losses may lead to the spontaneous formation of a quasi-stationary nonlinear unbalanced Bessel beam with finite energy, which can propagate without significant distortion over tens of diffraction lengths, and without peak intensity attenuation while the beam power is drastically diminishing.     

The wave equation with viscoelastic attenuation and its application in problems of shallow-sea acoustics

A suitable tool for the simulation of low frequency acoustic pulse signals propagating in a shallow sea is the numerical integration of the nonstationary wave equation. The main feature of such simulation problems is that in this case the sound waves propagate in the geoacoustic waveguide formed by the upper layers of the bottom and the water column. By this reason, the correct dependence of the attenuation of sound waves in the bottom on their frequency must be taken into account. In this paper we obtain an integro-differential equation for the sound waves in the viscoelastic fluid, which allows to simulate the arbitrary dependence of acoustic wave attenuation on frequency in the time domain computations. The procedure of numerical solution of this equation based on its approximation by a system of differential equations is then considered and the methods of artificial limitation of computational domain are described. We also construct a simple finite-difference scheme for the proposed equation suitable for the numerical solution of nonstationary problems arising in the shallow-sea acoustics.