激光信号在沙尘天气下的脉冲时延和展宽

将修正的TTHG(two term Henyey-Greenstein)散射相位函数运用到电子散射理论中,并利用小角度近似条件推导出沙尘天气下激光信号脉冲时延和展宽的表达式。研究了脉冲时延、展宽与沙尘能见度之间的关系,以及散射反照率、散射系数和不对称因子等因素对脉冲时延和展宽的影响;分析了不同波长条件下脉冲时延和展宽随传输距离的变化规律。结果表明,在能见度较低的沙尘天气下,脉冲的时延量和展宽量均随传输距离、反照率和散射系数的增大而增大,随大气能见度的增大而减小。尤其是当大气能见度增加至3.5km时,脉冲时延和展宽逐渐趋于一个与激光波长有关的稳定值。随着激光信号波长和沙粒不对称因子的增大,脉冲的时延和展宽呈负指数趋势减小。     

沙尘天气下大气能见度对激光光强的影响

基于米氏理论,分别研究了不同波长的激光信号在沙尘天气中发生单次散射和多次散射时光强与能见度间的变化关系.推导出发生单次散射时光强与能见度间的解析表达式,同时采用蒙特卡洛方法分析了发生多次散射时光强与能见度间的关系,并与单次散射时的结果进行对比.结果表明:在激光信号波长固定时,接收光强会随着沙尘能见度的增大而增加,并趋于稳定值;在能见度固定时,接收光强会随着激光信号波长的增大而减小;随着传输距离的增加,多次散射的影响会越来越明显.     

沙尘天气下激光信号的传输特性

以小角度近似为条件,利用逐级递归的方法推导了激光信号在沙尘天气下的辐射传输方程,得到了多次散射下的光强分布函数,以及波长和不对称因子对光强的影响。同时,通过比较不同散射相位函数及沙尘粒子的散射特性,采用了修正的TTHG(Two Term Henyey-Greenstein)散射相位函数,更加全面地反映了沙粒散射后光强的变化规律。研究结果表明,随着光学厚度的增加,散射光强呈现出先增大后减小的趋势,且多次散射的比重相比于单次散射而言逐渐增大。当散射次数超过3次以上时,接收光强的变化可以忽略不计。相对于Mie理论下的结果而言,采用小角度近似理论,从辐射传输的角度分析沙粒的散射特性误差更小,实现了准确描述沙尘天气下激光信号传输特性的目的。     

天气对光散射传输影响的仿真分析

天气对光散射传输影响分析具有很好的实践指导意义。目前均用单次散射模型研究非视线光传输信道特性,但该方法在天气条件差或者传输距离较远时误差很大。利用蒙特卡罗方法进行了基于多次散射的非视线光传输模拟,对多种天气条件下(晴、阴、雨和雾等)不同距离光散射传输进行仿真。结果表明,中远距离散射传输时,大气衰减起主导作用,信号传输质量由晴、阴、雨、雾依次降低;近距离散射传输时,受到大气衰减和散射的共同作用,天气对光散射传输的影响较小。因此,大气光散射传输技术可作为短距离条件下实现全天候通信的一种新方式。     

光栅展宽系统中脉冲展宽比受高阶色散影响的数值分析

分析了光栅展宽器中高阶色散对飞秒种子脉冲展宽量的影响,给出了精确计算展宽器展宽倍数的公式,并且针对反射式共焦望远镜系统引入的球差对展宽系统的色散量进行了修正.通过数值计算与实验结果比较验证了理论计算的精确性,从而为准确估算光栅展宽器中脉冲的色散致展宽量提供了有效的方法.     

光纤损耗对光脉冲压缩态的影响

光脉冲压缩态有可能作为量子通信的载体而引起人们注意,在长距离传输中,光纤损耗对光脉冲压缩态影响不能忽略。文章利用量子光学的热库理论,讨论光纤损耗对光脉冲压缩态带来的影响。初步计算表明其影响是很大的,要长距离传输必须利用位相有关的放大系统对光脉冲压缩态进行中继放大。     

飞秒脉冲展宽器的设计

以群速度色散展宽脉冲理论和基尔霍夫－菲涅耳积分为基础，合理地设计了一种紧凑有效的飞秒脉冲展宽器，不仅获得了较大的脉冲展宽比，而且光束通过展宽器后其空间特性也得到恢复。     

Oeffner展宽器高倍率展宽脉冲的理论与实验研究

在理论上分析了Oeffner展宽器的色散特性，给出了展宽脉冲随Oeffner展宽器系统参数变化的关系．据此在实验上建立了一台Oeffner飞秒展宽器系统，将19fs的种子脉冲无色差展宽至605ps，测量结果与理论计算一致．     

基于窄脉冲传输的脉冲展宽IGBT驱动电路

设计了一种采用高压隔离脉冲变压器传输窄脉冲,然后应用脉冲展宽电路实现宽脉冲驱动信号输出的无源IGBT驱动电路。采用正电压turn-on窄脉冲和负电压turn-off窄脉冲组合传输的方式以减小高压隔离脉冲变压器的体积和重量,脉冲展宽电路使IGBT在turn-on脉冲上升沿导通,在turn-off脉冲上升沿关断,且其具备储能功能,无需高压隔离辅助直流电源为其供电。脉冲信号发生电路和过流保护电路耦合设计,使IGBT在正常关断和过流保护关断情况下,其栅极都处于反压偏置状态,以提高IGBT关断的快速性和可靠性。将驱动电路用于级联Marx高压电路中IGBT开关的驱动,turn-on脉冲和turn-off脉冲的脉宽均选择为2 μs,结果表明,Marx电路在输出脉冲电压峰值为20 kV时工作稳定,且脉宽在3.5~50 μs之间连续可调,等离子体负载下的输出电压和电流波形显示,打火情况发生时,过流保护电路工作稳定可靠。该驱动电路可有效实现宽脉冲驱动信号的产生,具有较强的可靠性和实用性。     

ffner展宽器高倍率展宽脉冲的理论与实验研究

在理论上分析了 ffner展宽器的色散特性 ,给出了展宽脉冲随 ffner展宽器系统参数变化的关系 .据此在实验上建立了一台 ffner飞秒展宽器系统 ,将 19fs的种子脉冲无色差展宽至 6 0 5ps ,测量结果与理论计算一致 .     

脉冲展宽下水下激光PPM信号解调方法的研究

在水下激光脉位调制(PPM)通信中,脉冲的时域展宽容易导致时隙串扰,进而严重影响通信质量。针对这一问题,对光PPM取样信号最大似然时隙(MLC)解调和最大累加计数样值(MAS)解调进行了改进。并根据激光脉冲水下传输后其能量分布的特点,在MAS解调的基础上,提出最大变权重累加计数(MVA)解调。计算机仿真结果表明,相比MAS解调,MVA解调时能明显改善时隙串扰情况下的PPM信号解调性能,并且对水下光信道的随机性有较好的自适应能力,证明了MVA解调方法的有效性,对水下激光无线通信的应用具有重要的实际意义。     

啁啾匹配和同步抖动对光参量啁啾脉冲放大的影响

通过研究光参量啁啾脉冲放大过程转换效率随泵浦光啁啾参数的变化,以及信号光和泵浦光波长的对应关系,确立了信号光和泵浦光同步时实现线性啁啾匹配的方法。以磷酸二氢钾作为非线性晶体,研究了信号光和泵浦光之间的线性啁啾匹配和时间同步抖动对光参量啁啾脉冲放大后信号光脉冲波形和转换效率的影响。结果表明：在时间同步的情况下,线性啁啾匹配时的信号光脉冲波形很对称,转换效率也较高;在同步抖动程度一定的情况下,不同泵浦光啁啾参数时,信号光的增益及放大后的脉冲波形差异较大;在线性啁啾匹配程度一定时,信号光和泵浦光时间同步抖动越严重,放大信号光的脉冲波形变化越大,信号光增益越小,且转换效率也越低。     

非均匀展宽对超短激光脉冲传播特性的影响

用建立的"预报校正-四阶龙格库塔"数值算法研究了非均匀展宽二能级体系中超短激光脉冲的传播特性。计算结果表明,非均匀展宽线型的线宽对光脉冲传播会产生调制作用。当线宽大于脉冲的频谱宽度时,脉冲面积演化与面积定理相符且脉冲传播平稳;但随着线宽的减小,脉冲面积演化会越来越偏离面积定理,脉冲传播不再平稳并出现"拖尾"振荡。脉冲主峰的峰值和脉冲的传播速度也受到线宽的影响。     

色散条件下各向同性光纤中拉曼增益对光脉冲自陡峭的影响

基于光脉冲所满足的慢变函数,详细推导了包含拉曼增益的高阶非线性薛定谔方程,在考虑色散的条件下,运用分步傅里叶方法对其数值分析,进而模拟仿真了拉曼增益对高斯脉冲在各向同性光纤中传播时自陡峭效应的影响,并与不考虑拉曼增益的自陡峭效应作比较,从而得出拉曼增益在不同条件下对高斯脉冲自陡峭效应的具体影响方式.结果表明,拉曼增益会影响高斯脉冲的展宽、脉冲峰值衰减以及在前后沿的振荡,其影响程度与具体的自陡峭参数、脉冲功率和色散系数的大小有关.     

Öffner展宽器高倍率展宽脉冲的理论与实验研究

在理论上分析了(O)ffner展宽器的色散特性,给出了展宽脉冲随(O)ffner展宽器系统参数变化的关系.据此在实验上建立了一台(O)ffner飞秒展宽器系统,将19 fs的种子脉冲无色差展宽至605 ps,测量结果与理论计算一致.     

超短光脉冲在分段中空光波导中的光谱展宽和脉冲压缩

运用分步傅里叶法解非线性薛定谔方程来对超短脉冲在充满惰性气体的中空光波导中的展宽 与压缩进行数值模拟计算.模拟证明，分段光纤展宽光谱具有损耗小，可能压缩脉冲窄等潜 在优点，对在实验中进一步压缩脉冲到周期量级有指导意义. 关键词： 超短脉冲 中空光波导 广义非线性薛定谔方程 脉冲压缩     

抑制超短电子脉冲展宽的补偿方法

 提出了一种有效的利用补偿元件抑制空间电荷效应所致脉冲展宽的方法。此元件为一轴对称的圆柱形空腔,金属侧壁和供脉冲输出的端面金属栅网接地以保持0电位,供脉冲进入空腔的端面小孔的内壁涂导电层并施以正电位,通过选择此端面的介电常数分布而在此端面上形成特定的电位分布。如此形成的补偿元件内部电场能够在不引入附加电子能量弥散的基础上,在空点电荷效应所致脉冲展宽极为严重的纵向和横向这两个主要方向上,均能够有效地抑制空间电荷效应,从而起到补偿电子脉冲展宽的作用。     

双色场下紫外超短脉冲的频谱展宽

当共线传输的双色强激光脉冲满足时间重叠时,其等离子体通道间将出现强烈的耦合作用,由此引起的交叉相位调制可产生强烈的非线性效应,使紫外超短脉冲的频谱展宽效应得到增强.将由钛宝石激光系统经三倍频得到的能量为045 mJ、带宽为15 nm的紫外脉冲和能量为71 mJ的近红外脉冲共线聚焦后,在氩气样品池中分别诱导产生等离子体通道,发现紫外脉冲光谱受到明显调制.调制后的光谱半高全宽增至64 nm,为聚焦前谱宽的4倍,是单束紫外脉冲成丝时谱宽的25倍.实验着重研究在不同时间延迟、耦合位置和气体压强情况下,双 关键词： 紫外超快脉冲 双色光丝 非线性效应 光谱展宽     

用于飞秒脉冲放大器的马丁内兹展宽器与欧浮纳展宽器性能比较

用解析法针对多通和再生两种放大器，分别研究啁啾脉冲放大技术中马丁内兹展宽器和欧浮纳展宽器的特性和适用范围.我们认为在多通放大器和再生放大器中，马丁内兹展宽器均可以很好地补偿色散；如果使用再生放大器时需要将脉冲宽度展得更宽，可采用紧凑型欧浮纳展宽器. 关键词： 啁啾脉冲放大技术 马丁内兹展宽器 欧浮纳展宽器     

大气导致的脉冲展宽对星载量子密钥分发的影响

分析比较了星地量子密钥分发系统中由于大气湍流和大气色散导致的脉冲展宽。分别推导了大气湍流和色散效应下脉冲展宽比。根据大气压强和温度与海拔间的实测数据,计算了到达脉宽与不同初始脉宽、工作波长、链路天顶角的关系。并根据到达脉宽计算了系统背景噪声量。数值模拟结果表明：当工作波长为1.06 μm,初始脉宽为15 fs时,到达脉宽有最小值。对于不同的链路天顶角,在无月晴朗的星空,探测器探测到的背景噪声约为1.9×10-10~2.7×10-10,而误码率约为0.5×10-5。