基尔霍夫近似下激光海面漫反射组网通信特性

针对激光点对点通信方式的不足,根据舰艇编队通信的实际需要,提出了利用海面作为激光漫反射媒介的一对多的组网通信方法,并且采用基尔霍夫近似的方法对激光海面漫反射通信的特性进行了研究。通过对激光光束入射海面后产生的散射场的分析计算,采用遮蔽函数对计算过程中的阴影效应加以修正,得出了较为准确的2维激光海面双站散射系数和后向散射系数,并进行了实验验证,说明了激光海面漫反射组网通信方法的可行性。     

基于数值方法的激光海面漫反射通信能量分布特性

 针对激光点对点通信方式的不足,提出了利用海面作为激光漫反射媒介进行组网通信的设想,采用前后向迭代的数值方法结合Green函数谱积分加速算法(FBM/SAA)对激光海面漫反射通信的能量分布特性进行了研究。通过对激光光束入射海面后产生的散射场的分析、计算及实验验证,得出了较为准确的2维激光海面双站散射系数,并对激光光束入射海面后的散射场进行了分析。研究结果表明：入射激光束经过粗糙海面散射后,能量大部分集中在前向散射区域上,而后向散射强度很弱,且在散射场的边缘处能量迅速衰减,说明了激光海面漫反射组网通信方法的可行性。通过与前后向迭代法和Kirchhoff近似方法的计算结果的比较,说明了FBM/SAA是一种高效、准确的计算方法。     

基于数值方法的激光海面漫反射通信能量分布特性

针对激光点对点通信方式的不足,提出了利用海面作为激光漫反射媒介进行组网通信的设想,采用前后向迭代的数值方法结合Green函数谱积分加速算法(FBM/SAA)对激光海面漫反射通信的能量分布特性进行了研究。通过对激光光束入射海面后产生的散射场的分析、计算及实验验证,得出了较为准确的2维激光海面双站散射系数,并对激光光束入射海面后的散射场进行了分析。研究结果表明：入射激光束经过粗糙海面散射后,能量大部分集中在前向散射区域上,而后向散射强度很弱,且在散射场的边缘处能量迅速衰减,说明了激光海面漫反射组网通信方法的可行性。通过与前后向迭代法和Kirchhoff近似方法的计算结果的比较,说明了FBM/SAA是一种高效、准确的计算方法。     

基于前后向迭代法的3维标量激光漫反射特性

 针对激光点对点通信方式的不足,提出了利用海面作为激光漫反射媒介进行组网通信的设想,并对激光入射理想导体表面后产生的散射场进行了的研究。首先利用3维标量锥形波对入射激光束进行了模拟;然后列出了积分方程,并根据矩量法进行了离散;最后通过前后向迭代法求解矩阵方程,得出了3维散射系数,准确地表示了基于理想导体界面的3维标量激光漫反射特性。     

基于前后向迭代法的3维标量激光漫反射特性

针对激光点对点通信方式的不足,提出了利用海面作为激光漫反射媒介进行组网通信的设想,并对激光入射理想导体表面后产生的散射场进行了的研究。首先利用3维标量锥形波对入射激光束进行了模拟;然后列出了积分方程,并根据矩量法进行了离散;最后通过前后向迭代法求解矩阵方程,得出了3维散射系数,准确地表示了基于理想导体界面的3维标量激光漫反射特性。     

冲击压缩下钨靶对514.5 nm激光的漫反射率

 在二级轻气炮上完成了一系列铜飞片平面碰撞钨靶的实验,并测量了钨靶在85~250 GPa的冲击压缩下,对波长514.5 nm入射激光的漫反射率。实验结果显示：冲击压缩使钨靶表面的漫反射能力降低,但不是单调下降的,并在165 GPa压力附近出现漫反射率相对增大的现象。     

脉冲激光入射下介质薄膜双频互相关散射截面及功率展宽

结合特殊的镀金聚酯薄膜表面的粗糙度和半球反射率,依据基尔霍夫近似及粗糙面脉冲散射互相关函数,数值计算了脉冲激光（1.06 μm）在不同入射角照射下该材料薄膜双频互相关散射截面随相干带宽频差和散射角的变化情况。并给出δ脉冲和高斯脉冲波入射下,其散射功率随时间和散射角的波形分布。计算结果表明：该薄膜材料激光双频互相关散射截面在镜反射方向有最大的散射峰值,在非镜反射方向上,其散射值随相干带宽频差的增大迅速减小,当窄脉冲垂直入射时,粗糙面散射功率展宽现象明显。     

脉冲激光入射下介质薄膜双频互相关散射截面及功率展宽

 结合特殊的镀金聚酯薄膜表面的粗糙度和半球反射率,依据基尔霍夫近似及粗糙面脉冲散射互相关函数,数值计算了脉冲激光（1.06 μm）在不同入射角照射下该材料薄膜双频互相关散射截面随相干带宽频差和散射角的变化情况。并给出δ脉冲和高斯脉冲波入射下,其散射功率随时间和散射角的波形分布。计算结果表明：该薄膜材料激光双频互相关散射截面在镜反射方向有最大的散射峰值,在非镜反射方向上,其散射值随相干带宽频差的增大迅速减小,当窄脉冲垂直入射时,粗糙面散射功率展宽现象明显。     

二项式光场与级联三能级原子在非旋波近似下相互作用的量子特性

利用全量子理论,在非旋波近似下,对与级联型三能级原子相互作用的二项式光场的光场压缩效应和原子布居几率进行了精确求解.讨论了二项式光场参量η对光场压缩效应的影响,同时也讨论了二项式态光场的最大光子数M对原子布居几率的影响.数值计算结果表明:随着二项式光场参量η的增大,光场压缩效应的持续时间先增大后减小.在非旋波近似下,由于虚光子的影响,光场压缩效应的演化曲线出现了"小锯齿状"的振荡;随着二项式光场的最大光子数M的增大,原子布居几率回复塌缩周期逐渐增大,并且原子布居几率在塌缩区不能完全塌缩,而是出现了"小锯齿状"的振荡.另外文中也讨论了非旋波项对系统量子特性的影响.     

二项式光场与级联三能级原子在非旋波近似下相互作用的量子特性

利用全量子理论,在非旋波近似下,对与级联型三能级原子相互作用的二项式光场的光场压缩效应和原子布居几率进行了精确求解.讨论了二项式光场参量η对光场压缩效应的影响,同时也讨论了二项式态光场的最大光子数M对原子布居几率的影响.数值计算结果表明:随着二项式光场参量η的增大,光场压缩效应的持续时间先增大后减小.在非旋波近似下,由于虚光子的影响,光场压缩效应的演化曲线出现了“小锯齿状”的振荡;随着二项式光场的最大光子数M的增大,原子布居几率回复塌缩周期逐渐增大,并且原子布居几率在塌缩区不能完全塌缩,而是出现了“小锯齿状”的振荡.另外文中也讨论了非旋波项对系统量子特性的影响.     

Analysis of multiple scattering from two-dimensional dielectric sea surface with iterative Kirchhoff approximation

<正>An iterative method in the Kirchhoff approximation is proposed for high frequency multiple electromagnetic scattering from two-dimensional dielectric sea surface.The multiple interaction of the scattering field is characterized with the corrected electromagnetic currents of the wind-driven sea surface.The actual surface currents are approximated with the iterative solution of the corrected currents.A newly developed sea spectrum,Elfouhaily spectrum,is utilized to build the sea surface model.The shadowing correction is improved by the Depth-Buffer algorithm.The validity of the iterative Kirchhoff approximation is verified by the agreement of backscattering coefficients with the measured data.     

分形海面的微波电磁散射计算模型

利用2维Weierstrass带限函数建立了模拟粗糙海面形状的模型,讨论了分形维数、频率幅度尺度因子等分形参数对海面形状的影响。以粗糙海面形状模型为基础,针对模拟的分形海面形状,从亥姆霍兹积分出发,利用基尔霍夫近似推导出2维分形海面的电磁散射系数,并进行了数值模拟。对微波电磁散射特性随分形维数、频率幅度尺度因子、入射波入射角变化的规律做了进一步讨论分析。在低掠射角时电波会受海面的遮挡,用遮挡函数对散射系数进行修正。研究表明:随着分形维数的增大,散射峰分布变均匀。频率幅度尺度因子越大,散射也越分散。随着入射角的增大,后向散射也逐渐增强,而前向散射逐渐减弱。     

A refinement of the Kirchhoff approximation to the scattered elastic fields

We study two canonical problems, diffraction of a plane elastic wave by a thin crack and diffraction of a plane elastic wave by a wedge, both in the high-frequency regime. In applications this regime is usually treated using the so-called Kirchhoff approximation. It is very easy to implement but there are situations when it is known to give distorted results. We discuss an easy correction procedure, which is applicable not only in geometrical regions but inside penumbras too. The procedure involves a version of the Physical Theory of Diffraction that relies on the Geometrical Theory of Diffraction rather than the full solution of the corresponding canonical problem.     

Electromagnetic scattering from two-layer rough interfaces in the Kirchhoff approximation

Electromagnetic wave scattering from multilayers consisting of two two-layer Gaussian rough surfaces with lossless media is investigated in the Kirchhoff approximation (KA), with consideration of the shadowing effects. The tapered incident wave is introduced into the classic KA, and the bistatic scattering coefficient is redetermined. The advantage of this method is that it is faster in computation than the exact numerical methods. The numerical results show that the bistatic scattering coefficient calculated in the KA is in good agreement with that obtained by using the method of moment (MOM) over a most angular range, which indicates the validity of the KA proposed in our paper. Finally, the effects of the relative permittivity, the root-mean-square (RMS) height, the correlative length, and the average height between the two interfaces on the bistatic scattering coefficient are discussed in detail.     

改进的二维分形模型在海面电磁散射中的应用

提出了一种改进的二维分形海面模型，其表面谱函数在空间波数小于基波波数及大于基波波数时分别满足正幂率关系和负幂率关系.通过比较可以发现在不同风速时，改进模型的空间自相关函数及表面轮廓谱和有关文献结果有较好的吻合.在满足Kirchhoff近似条件下推导了改进分形模型的散射系数及散射强度系数的计算公式并进行了数值计算，比较了改进模型和经典模型的后向散射强度系数角分布并详细讨论了它们随入射频率、海上风速和风向的变化. 关键词： 改进分形模型 粗糙海面 电磁散射 Kirchhoff近似