大气层外等离子体对电磁波的碰撞吸收

主要研究了大气层外等离子体隐身机理之一——等离子体对电磁波的碰撞吸收,建立了等离子体碰撞频率及其对电磁波碰撞吸收的计算模型,完成了不同电子密度和中性粒子密度下碰撞频率的计算与分析,等离子体对电磁波能量碰撞吸收效果的计算与分析,获取了等离子体对电磁波能量碰撞吸收效果随等离子体参数变化规律,给出了几点研究结论。     

均匀非磁化等离子体对电磁波吸收特性的影响

基于"黑障"问题,建立了"自由空间-等离子体层-自由空间"三层结构的物理模型.在此模型的基础上利用解析方法进行仿真,研究在不同厚度等离子体层的前提下,等离子体吸收率与电磁波频率之间的关系.分别改变等离子体中电子密度、外加磁场强度以及电子碰撞频率,研究等离子体层对左旋及右旋圆极化波的吸收情况以及电磁波在等离子体中单程衰减...     

不均匀等离子体球的电磁波轨迹及其应用

分析了非均匀等离子体球对电磁波的折射隐身。用变分法给出了电磁波在等离子体球中的轨迹。讨论了等离子体自由电子密度分布与电磁波的返转点、目标的RCS缩减的关系。分析发现，等离子体的电子密度变化对目标隐身效果影响很大，等离子体的电子密度随伴径变化得越快隐身效果越好。     

高超声速目标相干双频激光雷达探测技术

为研究双频激光雷达技术在高超声速目标探测方面的应用,理论分析了激光在等离子中的吸收衰减特性,以RAM-C实验数据为参考,通过仿真计算得到不同高超声速飞行场景下钝头体模型的等离子体电子密度,验证了计算的准确性。计算得到钝头体驻点线上温度分布范围为8 000~16 000 K,并结合理论分析得到了激光在等离子体鞘套中的衰减与电子密度、温度和激光频率的关系,表明等离子体鞘套对激光的吸收十分微小;通过对双频激光和单频激光在湍流传输中回波信噪比的对比分析,得到了双频激光的抗湍流干扰特性。由此表明双频激光雷达是探测高超声速目标的有效方式。     

电磁波斜入射到等离子体中反射特性分析

结合等离子体隐身技术在飞行器上的应用,讨论了电磁波斜入射到分层均匀的非磁化等离子体中的反射情况。根据波阻抗匹配原理,推导并得出了多层等离子体覆盖金属平板的反射系数。在不同等离子体电子密度分布下,当入射电磁波频率变换时,应用数值分析的方法得到了反射损耗随入射角变化和等离子体温度变化的规律,为等离子体隐身技术在飞行器和导弹上的应用提供了一定的依据。     

基于LIBS技术的黄铜等离子体特征参量的研究

为了减小测量误差,采用改进的Boltzmann方法和Lorentz函数拟合方法,迭代计算得到黄铜等离子体的电子温度是6051K,拟合CuⅠ324.75nm得到等离子体的电子密度是3.31017cm-3.结果表明,经过9次迭代,电子温度的线性相关系数由0.73提高到0.98;经过15次叠加,电子密度的拟合相关度由0.90提高到0.96.这一结果对于精确求解等离子体的特征参量是有帮助的.     

非磁化等离子体密度与目标雷达隐身的关系

对不均匀非磁化等离子体密度与目标隐身的关系进行了研究，给出了等离子体电子密度线性分布和指数分布时，雷达电磁波的频率、电子碰撞频率、等离子体密度对电磁波衰减的影响。研究发现，等离子体的自由电子密度越高，电磁波的能量衰减越快。     

对抗

0215880无漂互调干扰对通信系统抗噪性能的影响〔刊)/张世全刀电波科学学报一2002,17(2)一138一142(L) 0215881不均匀等离子体球的电磁波轨迹及其应用〔刊〕/刘少斌刀电波科学学报一2002,17(2)一134一137,172(L) 分析了非均匀等离子体球对电磁波的折射隐身。用变分法给出了电磁波在等离子体球中的轨迹,讨论了等离子体自由电子密度分布与电磁波的返转点、目标的RCS缩减的关系。分析发现,等离子体的电子密度变化对目标隐身效果影响很大,等离子体的电子密度随半径变化得越快隐身效果越好。参7 0215882海底敷缆船测控系统的综合抗干扰措施(刊)…     

激光诱导液相基质等离子体的空间演化特性

为了揭示液相基质激光诱导击穿光谱(LIBS)与固相基质LIBS特性差异的产生机理,采用液体射流取样技术,利用脉冲激光烧蚀CrCl_3水溶液产生激光等离子体,研究了等离子体中Cr元素发射光谱、等离子体电子温度和电子密度的空间演化特性。结果表明:相对于固相基质等离子体,液相基质激光等离子体存在明显不同的空间演化特性,在激光束传播方向上,等离子体可以沿着激光束传播方向膨胀至距离射流表面0.8 mm处;等离子体羽发光区域的线径较小,约为3.2 mm;离子谱线与原子谱线的峰值强度出现在不同位置,分别距离射流表面0.8 mm和0.4 mm;等离子体的电子温度低,电子密度值小,在激光束传播方向上两者的变化范围分别为2939～3611 K和0.0149×10~(14)～4.86×10~(14) cm~(-3),且在离射流表面0.8 mm处达到最大值;与固相基质等离子体类似,液相基质等离子体的发射光谱、电子温度和电子密度的空间演化特性具有较好的空间对称性。     

激光诱导Al等离子体中电子密度和温度的实验研究

激光烧蚀等离子体在微量元素分析方面有着重要的应用背景，而缓冲气体的种类及压力对激光等离子体的特性有重要影响。报道了以氦气、氩气、氮气和空气作为缓冲气体，实验测定了不同气压下Nd：YAG激光烧蚀Al靶产生的等离子体中的时间分辨发射光谱，利用发射谱线的Stark展宽和相对强度计算了等离子体中的电子密度和温度，得到了在不同缓冲气体中激光诱导Al等离子体的电子密度随延时、气压的演化规律，同时得到了电子温度的时间演化特性。实验结果表明，电子密度的数量级约为10^17cm^-3，电子温度测量值约为10000K，二者都是在激光脉冲后随时间快速衰减，直到4μs以后达到一个较低的水平并缓慢变化，其中以氩气作为缓冲气体时等离子体中的电子密度最大。     

电磁波在不均匀尘埃等离子体中的衰减特性

基于WKB近似方法, 研究了高频电磁波入射不均匀尘埃等离子体中的衰减特性.对弱电离尘埃等离子体复相对介电常数的分布特征进行了分析, 讨论了电子数密度、尘埃颗粒数密度对复相对介电常数虚部的影响.利用电子密度分布的抛物模型, 数值计算了电磁波以不同角度入射不均匀尘埃等离子体的衰减特性, 对入射角、电子数密度、尘埃颗粒半径和尘埃颗粒数密度对衰减系数的影响进行了分析.结果表明:随着电子数密度、尘埃颗粒数密度和半径增大, 衰减系数也会变大.     

等离子体中的涡旋电磁波传播研究

目前对涡旋电磁波的产生方法及应用已经有很多理论及实验上的研究,但对于其传播过程的研究还非常缺乏,尤其是在电离层等离子体中的传播过程的研究. 本文建立了柱坐标系下的时域有限差分方法模型,推导了柱坐标系下的边界吸收方法,在此基础上计算了涡旋电磁波在真空及等离子体中的传播过程,同时模拟了等离子体密度在涡旋电磁波作用下的时空演化过程. 模拟结果表明:通过阵列天线模型产生的涡旋电磁波在真空中传播时涡旋的形状不会改变;在等离子体介质中,涡旋波的传播依然遵循线性理论,当涡旋电磁波遇到截止频率的等离子体时也会有明显的反射,并产生驻波;同时,在等离子体中涡旋波依然可以保持涡旋形态;涡旋波对等离子体的线性作用使得等离子体也呈现出涡旋态,与实验中的观测相符. 以上的模拟结果能为涡旋电磁波加热电离层的实验以及未来在短波通信方面的应用提供理论支持. 本文建立的涡旋波在等离子体中的传播模型也为进一步研究涡旋波与等离子体的非线性相互作用打下了基础.     

Nonuniform Layer Model of a Millimeter-Wave Phase Shifter

The electromagnetic wave propagation of millimeter waves in dielectric waveguides with thin surface plasma layers is characterized. The phase and attenuation of a 94-GHz wave are computed for various surface plasma layer thicknesses as a function of earner density levels. The electron/hole pairs generated in the vicinity of the dielectric waveguide surface by photo excitation are assumed to have an exponential profile due to either carrier diffusion or the exponential absorption of the optical field. Field computations made for a uniform plasma layer are compared with those of the nonuniform plasma to illustrate the effects of the exponential tails of the carrier profiles on both the phase and attenuation of the millimeter wave. The thin plasma layers slightly affect the field profile of the transverse electric modes (fields polarized parallel to the plasma layer). The transverse magnetic fields are highly distorted at plasma densities greater than 10/sup 16/ cm/sup -3/.     

电离层中ELF辐射源向下传播衰减理论分析

利用大功率高频（HF）电波调制加热电离层可在电离层中有效形成辐射源,并用于辐射ELF电磁波.本文基于磁流体力学的基本方程通过对电离层中极低频（ELF）辐射源的辐射场分析,获得ELF电磁波在电离层中传播的色散关系式,建立电离层中的ELF辐射源向下传播衰减模型.并依据建立的传播衰减模型,分析不同纬度地区传播衰减的差异,以及传输频率和背景电离层参数对传播衰减的影响.     

电子对抗新途径——等离子体隐身技术

隐身技术在现代战争中具有很重要的作用,为了在未来战争中获得主动权,各国都非常重视飞行器在隐身技术方面的研究与发展。等离子体属于一种新颖隐身技术,它是实现雷达隐身的一种新途径,是雷达隐身技术的最新发展。论述了等离子体隐身的基本原理。通过理论分析和数值模拟,计算了电磁波在等离子体中的反射、吸收衰减与等离子体碰撞频率、电磁波频率的关系,并对实现等离子体隐身进行研究,结果表明,利用等离子体对雷达波隐身是可行的。     

基于射线分层算法的电磁波大气吸收衰减特性分析

针对电磁波在大气中传播的衰减问题,给出了基于大气温度、密度、压强及吸收谱线 强度等经验公式的大气吸收衰减系数模型,提出了基于射线分层算法的传播吸收衰减模型, 弥补了传统算法在处理非均匀大气及等效积分路径的不足,提高了算法在非均匀大气条件下 的计算精度,扩大了算法的适用范围。通过数值计算分析了电波频率、传播仰角、观测距离 等因素与大气吸收衰减之间的关系,并给出典型情况下的图表计算结果,可为后续工作提供 理论依据和数据支撑。     

飞秒激光的等离子体吸收太赫兹特性研究

在利用飞秒激光器产生太赫兹波的过程中,等离子体本身会对太赫兹波能量进行吸收,其吸收特性在太赫兹波雷达探测、等离子体隐身、电磁干扰研究等方面有着广泛的应用前景。结合理论分析设计了一种等离子体吸收太赫兹波的测量系统,提出等离子体粒子间相互碰撞吸收是导致等离子体吸收太赫兹波的主要原因,并在实验测量研究中发现等离子体密度大小、光学透镜焦距长短以及入射飞秒激光与倍频晶体晶轴角度是影响吸收程度的主要因素,这些研究为等离子体吸收应用提供了更加全面的理论支撑,有助于推动太赫兹波技术在军事及民用领域的快速发展。     

太赫兹波在均匀磁化等离子体中的传播特性

研究了太赫兹波通过均匀磁化等离子体的传播特性,给出了太赫兹波衰减和相移随等离子体密度、碰撞频率、太赫兹波频率和磁感应强度的变化规律。等离子体电子密度越大,衰减和相移越大;随着碰撞频率的增大,电磁波的衰减先增加到峰值后逐渐减小,且随着磁感应强度的增加,衰减的峰值变大,峰值向碰撞频率减小的方向移动;当电子碰撞频率接近电磁波频率时等离子体对右旋极化波的衰减达到极大值。太赫兹波频率增大,衰减逐渐减小,而相移先增加后逐渐减小。     

Performance characteristics of a 300-GHz radiometer and some atmospheric attenuation measurements

A 300-GHz Dicke-type superheterodyne radiometer receiver was used for measurements of atmospheric attenuation of electromagnetic waves over an open path at frequencies near 300 GHz. The average measured values of horizontal attenuation at 304 GHz and 316 GHz, presumably due to atmospheric water vapor absorption, were, respectively, 3.35 dB/km and 5.55 dB/km per g/m³of water vapor density. Absorption variations at 304 GHz with respect to water vapor density were shown in the measured results. The variation of the effective zenith sky temperature with respect to atmospheric water vapor density was also determined. The minimum detectable temperature difference(Delta T)_{min}, was obtained by measuring the rms value of noise in the receiver output. The best value achieved was3.16degK. Based on this result, the receiver noise figure and the mixer conversion loss were determined indirectly. The results were 31.4 dB and 22.9 dB, respectively. A blackbody radiation source served to calibrate the radiometer.