空间光通信的到达角起伏实验研究

 2006年上半年进行了距离为3 200 m的光束传输实验，对到达角起伏进行了24 h昼夜观测。实验中，每分钟进行一次连续测量，每次以1 kHz的信号采样频率连续采集10 s，得到10 000个到达角起伏实验数据，并反映了0.2~500 Hz频段的信息。根据高采样频率下的到达角起伏昼夜观测数据，分析了到达角起伏效应，并通过到达角起伏时间平滑因子，对曝光时间的平滑作用进行了研究。昼夜观测实验结果表明：在天气阴霾、能见度低的情况下，到达角起伏会显著减小；在强湍流区，到达角起伏出现饱和效应，在弱湍流区，到达角起伏的强度随着湍流强度的增加而增强；到达角起伏幅度随着曝光时间的增加而减小，由归一化协方差拟合关系得到的时间平滑因子计算结果与实验直接分析得到的结果一致。     

导致冰面极低摩擦系数的原因:研究进展及模型分析

低摩擦系数是冰的重要特性。人们将冰面的低摩擦系数归因于冰表面存在液态水。本文首先综述了液态水产生的三大假说,通过计算证明压力融解和摩擦融解并非冰面具有低摩擦系数的主要原因。通过分析前人结果,进一步明确冰表面存在液态水并非冰面低摩擦系数的唯一原因。提出在冰的表面存在由冰晶和液态水构成的过渡层结构的新模型,指出过渡层中小冰晶在受力切线方向上的水平滑动或者滚动,以及液态水的润滑都是冰面低摩擦系数的原因。     

电子密度起伏对3ω0／2谐波空间分辨光谱的影响

本文用宽频带、窄频带激光打靶产生(3ωο/2)谐波空间分辨光谱,并提出3ωο/2谐波在电子密度起伏波上的散射来解释巳观察到的实验结果.     

e+e-碰撞中喷注内部动力学起伏特性

通过对e⁺e^-碰撞中2喷注事件动力学起伏特性的仔细研究, 发现2喷注事件内部强子系统的动力学起伏随截断参数y_cut的变化而改变. 存在一个转变点, 在这一点横平面的动力学起伏呈圆形, 而纵横平面的动力学起伏呈椭圆形. 证明了: 这一转变点正好对应于实验上可观察喷注的标度. 同时还对2喷注事件和3喷注事件中单喷注内部的动力学起伏特性进行了比较研究, 发现胶子喷注和夸克喷注内部的动力学起伏有定性差别, 得到了产生可观察胶子喷注的标度.     

有限厚大孔径光电导天线产生的太赫兹辐射远场时域特性分析

采用电流起伏模型,分析了有限厚大孔径光电导天线产生太赫兹脉冲的远场时域特性.模型在包含有限载流子寿命、瞬变载流子迁移率等影响因素的基础上,考虑了激发光脉冲在光电导材料中的时间延迟和吸收衰减,使模型更加趋近于反映真实的物理过程.根据模型分析了光通量、有限载流子寿命和瞬变载流子迁移率,以及光电导材料厚度变化对THz远场时域波形的影响, 并对比分析了考虑光电导材料厚度与不考虑厚度时太赫兹脉冲的时域波形.     

无限细光束中透射起伏时间相关频谱法高浓度效应的模拟

时间或空间相关透射起伏频谱法是近年发展起来的一种新的颗粒测量方法,它可同时测量颗粒粒径分布和浓度,并可用来进行在线、实时测量。研究表明,随着浓度增大,逐渐增强的高浓度效应会导致测量值越来越严重地偏离理论值。本文采用模拟计算方法讨论无限细光束照射下的时间相关透射起伏频谱法高浓度效应并给出部分实验验证。分析表明,无限细光束照射时的透射起伏相关频谱主要受到层结构效应的影响,颗粒交叠效应不明显,表明为随着颗粒浓度增大,转换函数(特征函数)逐渐偏离低浓度理论值并向无因次相关时间小的方向移动,阶高始终保持不变。     

大天顶角的到达角起伏

基于修正Kolmogorov谱,运用相位结构函数的平方近似,导出了适用于大天顶角传输的到达角起伏方差及其功率谱的解析表达式.研究结果表明,新导出的方差表达式在任意天顶角都是适用的.散射盘尺度和接收孔径对到达角起伏起平滑作用,当接收孔径远大于散射盘尺度时,由于孔径平滑作用,导出的表达式在任意天顶角都可以近似为弱起伏理论给出的结果；当接收孔径小于散射盘尺度时,散射盘尺度的平滑作用明显,接收孔径的平滑作用相对较小,传统的到达角起伏理论仅在小天顶角是适用的,在大天顶角必须用新导出的方差表达式.当接收孔径D<25 cm时,弱起伏理论给出的表达式的适用范围被限制在小于50°~70°的天顶角内.     

光束在强湍流区中传播的到达角起伏

 基于修正Rytov理论，导出了适用于强湍流区的无限平面波和球面波的到达角起伏方差表达式及其功率谱表达式，分析了散射盘对到达角起伏的影响。研究结果表明：导出的方差表达式在弱湍流区也适用，随着Rytov方差的增加到达角起伏趋于饱和；高频功率谱的下降速度随着散射盘尺度的增加而增加。     

随机起伏冰面三维声散射的Kirchhoff近似数值计算模型

针对随机起伏冰面的声散射问题,建立了随机起伏冰面三维声散射的Kirchhoff近似数值计算模型。利用Delaunay三角剖分方法对随机起伏冰面进行三角面元剖分,然后采用Z-buffer算法进行面元的遮挡消隐,得到处于声波照射亮区的面元,最后采用Gordon面元积分的板块元方法计算得到随机起伏冰面的散射强度。数值计算模型中,将冰面认为是局部阻抗表面,直接代入起伏冰面局部反射系数进行散射声场的计算,避免了解析计算模型中对反射系数的近似处理。对比分析了数值和解析计算模型在小粗糙起伏冰面、大粗糙起伏冰面及不同声波入射角和不同声波频率时的散射强度。相比解析模型计算结果,数值模型计算结果与实测结果更吻合。      

高速垂向运动声源声场干涉特性及其可观测性

以高速垂向运动声源宽带连续谱噪声为研究对象,基于射线理论分析了声场干涉现象的产生机理,推导了干涉条纹的轨迹方程,讨论了影响干涉结构特性的因素,揭示了声场干涉结构的特性和规律。理论和仿真结果表明:干涉周期与多途信号时延差成反比关系;减小接收深度或增大接收距离可以提高干涉条纹的可观测性;较大的海面起伏易使干涉条纹形成断点,可观测性降低。湖试数据分析结果表明,干涉条纹主要由直达声-海面反射声干涉条纹构成,干涉条纹宽度和干涉周期随水平距离的增大而增大。该结果可为高速垂向运动声源运动状态分析、环境参数反演等提供参考。