激光大气闪烁的间歇特征

以小波变换法观察了湍流大气中激光光强起伏的间歇特征, 并用奇性测度进行了定量的描述。根据间歇性参量的周日变化规律发现：激光大气闪烁的间歇性存在于所有的时间和起伏条件下,并且保持稳定,间歇性参量约为0.1,基本不随起伏条件和时间变化。     

实际大气中激光强度起伏的全年统计特征

对实际湍流大气中的激光强度起伏了系统的实验观测,详细分析了光强起伏的强度概率密度分布与功率谱的统计特征及春周日,全年变化规律。同时分析了探测器件的饱和铲应结果的影响。     

复杂传播路径条件下激光光强起伏特性研究

对复杂地形情况下实际湍流大气中的激光强度起伏进行了系统的实验观测,分析了光强起伏统计特征的周日及全年变化规律。结果发现：复杂地形情况下实际湍流大气中的激光光强起伏,不论是概率密度分布还是其功率谱等统计特征均与理论上的偏离很大。     

实际大气中激光闪烁的概率分布

根据湍流大气激光对数强度的最低几阶中心矩建立了一种最大似然概率分布模型,该模型可以方便和准确地描述实际概率分布,根据实验结果分析了激光地数强度的概率分布的偏斜度和陆峭度的特征。发现在弱起伏条件下,对数强度的概率分布一般接近于正态分布,当偏离正态分布时,概率密度分布的偏斜度总为负,陆峭度总是为正。     

激光大气闪烁的小波频谱分析

激光对数光强起伏的快速傅里叶变换功率谱的无标度区间的标度指数在许多情况下很不稳定,并且超出了理论界限,因而本文引入了离散小波变换（ＤＷＴ）频谱分析。通过对１／ｆ信号的快速傅里叶变换频谱和离散小波换频谱的对比分析,验证了离散小波变换频谱分析的优越性。激光大气闪烁的离散小波变换频谱的无标度区间的标度指数在一天内（除日出后和日落前两段时间外）的变化比较稳定,并且超出理论界限。这此结果表明,对于一般在大气     

地物散射和大气湍流导致的激光闪烁统计

通过分析大气湍流和地物散射对传输激光束的调制机理，运用双随机统计理论研究了空－地－空传输路径空载探测器接收到光闪烁统计问题。闪烁统计由大气湍流和地物（岩石，海洋和森林等）散射的联合效应给出，分析中采用最速下降法处理概率积分，获得了与岩石，海洋和森林二大类地物散射体对应的闪概率密度函数，广义Ｃｈｉ－Ｓｑｕａｒｅｄ地面散射与大气湍流综合调制效应明显地压缩了概率分布的宽度并使分布函数的峰值移向归一化强度     

大气湍流间歇性及其对光波传播的影响

当光波在大气中传播时，由于大气湍流的作用，其光束质量将会极大地恶化。对于这类问题的处理，长期以来都是以Tartaskii等人的理论为指导，而他们的理论是根据Kolmogrov于1941年建立的局地均匀各向同性湍流理论（K41）建立的，所以K41理论是这一领域奠基的基石。然而，随着湍流研究的深入，人们已经逐渐意识到K41湍流理论的各方面的缺点，其中尤其明显的是，K41理论忽略了湍流的间歇特征。在湍流现代理论中，湍流间歇性的研究一直是处于中心位置。经过数十年的不懈的努力，目前人们已经对湍流间歇性有了一些初步的成果和认识。本文综述了试图将湍流间歇性引入随机介质中光传播问题的考虑之中的各种尝试。我们首先结合光学问题的需要对湍流及其间歇性研究现状及重要成果进行了概要的回顾和说明。在此基础上，我们以两种方式对间歇性大气湍流中光传播问题进行分析：首先，我们以一种简单的非Gauss场模型为基础分析间歇性大气湍流中的光场统计性质；然后，我们将统计矩方程展开到四阶累积函数，分析了近Gauss场附近的光场统计性质。我们还以层次结构模型为基础对二阶统计矩进行了进一步的研究。     

探测大气湍流的光强闪烁激光雷达

基于残余光强闪烁理论,分析了与大气湍流探测有关的激光雷达各项硬件参数并获得参数的优化范围,据此研制了一台用于大气湍流探测的光强闪烁激光雷达。背景基线、线性特征等性能测试表明,激光雷达各硬件工作正常,数据获取可靠。实验测量中获得了水平方向上闪烁指数和大气折射率结构常数随探测距离和时间的变化趋势,其中闪烁指数在450~2000 m探测距离范围内由0.001逐渐增大至0.350左右;大气折射率结构常数基本保持水平均匀性,在1.010-16~1.010-15m-2/3范围之内;大气折射率结构常数在10:00~21:00时间内大致呈现上午上升、下午下降、晚上上升的变化趋势,具有较明显的日变化特征。实验结果与理论和常规测量较为相符,表明光强闪烁激光雷达能够获取大气湍流的探测距离变化和日变化特征信息。     

探测大气湍流的光强闪烁激光雷达

基于残余光强闪烁理论,分析了与大气湍流探测有关的激光雷达各项硬件参数并获得参数的优化范围,据此研制了一台用于大气湍流探测的光强闪烁激光雷达。背景基线、线性特征等性能测试表明,激光雷达各硬件工作正常,数据获取可靠。实验测量中获得了水平方向上闪烁指数和大气折射率结构常数随探测距离和时间的变化趋势,其中闪烁指数在450~2000 m探测距离范围内由0.001逐渐增大至0.350左右;大气折射率结构常数基本保持水平均匀性,在1.010-16~1.010-15m-2/3范围之内;大气折射率结构常数在10:00~21:00时间内大致呈现上午上升、下午下降、晚上上升的变化趋势,具有较明显的日变化特征。实验结果与理论和常规测量较为相符,表明光强闪烁激光雷达能够获取大气湍流的探测距离变化和日变化特征信息。     

基于大气湍流效应的双波长激光传输特性实验研究

为研究大气湍流作用下不同波长激光信号的传输特性,建立了基于双波长条件下的激光光束传输实验测试系统,在此基础上进行了室外实验测量,得到了双波长光束同信道传输时的光束漂移和光强起伏变化的测试数据。实验结果表明,大气湍流对激光信号的传输具有较大的影响,且光强的闪烁系数与波长有很大的关系,选择波长较长的激光束可减少湍流对光强起伏的影响;光束质心漂移具有很大的随机性,且其质心变化与波长之间无明显的直接联系。实验测试数据结果与大气湍流理论相符合,对空间大气通信具有一定的参考价值。     

折迭式FFT算法对激光大气传输湍流效应的数值模拟

对传统的激光大气传输湍流效应的数值计算方法进行了改进。提出了一种快速折迭式FFT算法。该算法既可对湍流的高频谱抽样,亦可对湍流的低频谱进行修正。数值计算结果表明,这种算法提高了计算速度和精度,降低了对计算机内存容量的要求,并且更真实地模拟了大气湍流的强弱效应。     

大气湍流间歇性及其对光波传播的影响

当光波在大气中传播时,由于大气湍流的作用,其光束质量将会极大地恶化。对于这类问题的处理,长期以来都是以Tartask ii等人的理论为指导,而他们的理论是根据Kolmogrov于1941年建立的局地均匀各向同性湍流理论(K41)建立的,所以K41理论是这一领域奠基的基石。然而,随着湍流研究的深入,人们已经逐渐意识到K41湍流理论的各方面的缺点,其中尤其明显的是,K41理论忽略了湍流的间歇特征。在湍流现代理论中,湍流间歇性的研究一直是处于中心位置。经过数十年的不懈的努力,目前人们已经对湍流间歇性有了一些初步的成果和认识。本文综述了试图将湍流间歇性引入随机介质中光传播问题的考虑之中的各种尝试。我们首先结合光学问题的需要对湍流及其间歇性研究现状及重要成果进行了概要的回顾和说明。在此基础上,我们以两种方式对间歇性大气湍流中光传播问题进行分析:首先,我们以一种简单的非Gauss场模型为基础分析间歇性大气湍流中的光场统计性质;然后,我们将统计矩方程展开到四阶累积函数,分析了近Gauss场附近的光场统计性质。我们还以层次结构模型为基础对二阶统计矩进行了进一步的研究。     

一个光学系统展示的V型阵发现象

本文报道基于一个光学系统的延时微分方程和方程的Poincaré映象计算得到的V型阵发及其主要标度规律,为我国科学工作者提出的阵发新型提供一个新的证据.     

准直高功率激光束斜程大气传输中的非线性热畸变效应

本文根据波动光学理论,利用实际大气参数对准直高功率激光在斜程上行大气传输中的非线性热畸变效应进行了数值分析,结果表明,在上行大气传输中,尽管大气气体吸收系数较小,从而产生的热畸变效应也较弱,但它将导致激光光束位相畸变和发散角的显著增大,因此对远距离传输的光束将产生非常严重的不利影响。     

高能激光大气传输非线性问题的数值计算

对高能激光大气传输非线性问题的数值模拟进行了计算方法的研究。用快速富里叶变换法和分量分离法进行了理论分析和数值对比计算,两种方法都达到二阶精度,分量分离法计算稳定性比较好,运算速度快。     

驻区效应对激光大气传输的影响

 对聚焦、转动束的驻区效应作了理论分析，并用激光大气传输四维程序作了校算。理论分析与程序计算结果均表明：在许多情况下，驻区效应的影响并不严重， 原因是驻区长度上的激光束热畸变数不大，热畸变扩束半径小于衍射扩束半径。