激光大气湍流传输光强起伏及光斑面积实验分析

利用激光大气通信系统在长春市区进行了近地面激光大气传输实验,对接收不同孔径的光强起伏进行了昼夜观测,每次以0.01 Hz采样频率连续采集10min数据作为样本,将计算出的光强起伏方差和到达角起伏方差归一化,进而计算出长春地区的实际大气折射率结构常数,并对不同孔径接收的光斑面积进行了分析和计算,实验结果表明:9月份的C2...     

激光大气传输相位起伏分布

本文运用激光在湍流大气中传输散射光场的双随机过程统计模式,从理论上分析和讨论了激光束在湍流大气中传输经粗糙随机界面(或随机散射屏)反射回波的相位起伏统计分布问题,寻出了相位起伏一阶概率密度函数的理论公式。     

湍流效应对大气激光信号传输影响的仿真分析

分析和研究了大气湍流对激光信号传输时所产生的光束漂移、强度起伏以及到达角起伏等效应进行了理论分析,并在此基础上分析了不同参数条件下上述各种效应所体现出来的特性,为激光大气通信在大气湍流效应分析方面提供了一定的依据.     

湍流强度对大气传输光束的相位特性及其相位校正物理极限的影响

运用相位屏近似法计算模拟了激光束通过大气湍流的光场分布。从高频相位比例和相位不连续点数目等角度对畸变光束的相位特性进行了分析,进而利用考虑到变形镜驱动器间交联耦合的高通滤波方法模拟自适应系统对畸变波前的校正作用,建立了畸变光束的相位校正物理极限的预估模型,定量分析了湍流强度和传输距离对校正极限的影响。研究结果表明:在一定范围内,随着湍流强度的增强及传输距离的增大,畸变波前中高频相位比例明显增加,相位不连续点数目也逐渐增多;激光束通过大气湍流后,其相位校正的效果主要受畸变光束连续相位中的高频相位比例以及相位不连续点数目的共同影响,畸变波前中高频相位比例越大,相位不连续点的数目越多,相位校正效果也越差。     

高斯束状波斜程传输的大气湍流效应

利用Ｍｅｌｉｎ变换技术,给出了弱起伏范围内Ｇａｕｓｓ准直光束的对数据幅起伏方差,波束扩展半径和漂移角方差的表达式,利用昆明实测的近地层大气湍流强度的高度分布,计算了多种靶标高度斜程传输情况下波束的对数据幅起伏方差,扩展半径和漂移角。     

激光大气传输相位不连续点的探测实验

利用30×30 Hartmann-Shack波前传感器对激光在大气中传输时产生的相位不连续点进行了探测.实验结果与数值模拟结果对比分析表明:强湍流条件下,探测到了相位不连续点,实验结果与数值模拟结果基本相符,并充分说明了相位不连续点是成对出现的.利用激光大气传输四维程序对激光大气传输相位不连续性问题进行了数值计算,分析了发射口径和网格精度对相位不连续点数密度的影响.     

激光大气传输相位不连续性的数值计算

利用激光大气传输及其校正四维程序对激光大气传输相位不连续性问题进行了数值计算,分析了相位不连续点密度与湍流强度、传输距离的关系和不同波长信标情况下的相位不连续性及其对校正结果的影响.根据计算结果表明:1) 在一定的传输距离情况下,大气湍流较弱时,相位不连续点对的数密度随湍流强度的增强变化很缓慢,但当湍流强度增强到一定值后,相位不连续点对的数密度随湍流强度的增强而迅速增加;2) 相位不连续点对的数密度不仅与大气相干长度有关,与传输距离也密切相关,在相同的大气相干长度条件下,传输距离越远,光强起伏越强,相位不连续点对密度越大,对自适应光学相位校正效果的影响也越大;3) 在同样的大气湍流和传输距离条件下,信标光波长越长,相位不连续点对的数密度越小,对主激光的校正效果也越好. 综合上述计算结果说明,用大气相干长度(或d/r0)以及自适应光学系统带宽,并不能完全描述自适应光学相位校正效果.尤其是在长距离激光大气传输中,自适应光学相位校正需要考虑闪烁的影响.(OG3)     

湍流大气中传输光波的波相位结构解析函数

在湍流大气对传输光波调制的双尺度湍涡(大尺度湍涡和小尺度湍涡)近似下,研究了用于计算描述湍流大气中传输光波相干长度变化的核心函数(互相干函数)的关键因子波结构函数(WSF),通过建立包含不同尺度湍流因子的折射率起伏谱密度函数,导出了可以用于精确理论分析平面波与球面波在湍流大气中传播时所产生的诸如到达角起伏和相干性变化等效应的波相位结构函数的精确解析式,同时给出了便于数值计算的近似误差在2%范围以内的波相位结构函数的精确渐近表达式。     

激光大气传输湍流与热晕综合效应

讨论了激光大气传输时的湍流与热晕综合效应问题.提出了根据湍流效应对热晕经验公式进行修正的处理方法,其物理基础是在湍流效应较明显的情况下,由相干距离决定的湍流Fresnel衍射参数远小于由发射口径决定的Fresnel衍射参数时,小尺度热晕的影响超过整束热晕占主导地位.将修正的经验公式与基于数值计算的定标公式相比较,结果令人满意.     

大气湍流引起CO_2激光自差通信系统相位起伏的研究

本文对CO_2激光自差通信系统接收中频信号相位受大气湍流的随机起伏进行的理论与实验研究表明,该系统有助于克服大气湍流对接收中频信号相位的随机起伏,由大气湍流带来的随机相位噪声可不予考虑。     

狭激光束运动所致到达角起伏概率和光强起伏统计

运用到达角起伏的马尔柯夫近似和湍流大气中传输光束的几何光学近似，导出了满足奥伦斯坦－乌伦贝克过程的到达角起伏概率密度的福克－普朗克方程，得到了与传输路程相关的到达角起伏Ｒｉｃｉａｎ分布概率密度函数，同时讨论了狭激光束到达角起伏导致的光强起伏统计问题。     

关于斜程湍流大气中激光波束闪烁指数研究的综述

根据光波斜程传输理论以及随高度变化的ITU-R湍流大气结构常数模型,将水平均匀湍流介质情况下成立的修正Rytov方法扩展到斜程传输问题上,建立了激光高斯波束波从弱湍流区到强湍流区斜程路径考虑湍流内尺度和外尺度的闪烁指数统一模型,在大气结构常数为一定值时可退化到水平传输情况.数值计算分析了1.06μm、1.315μm、3.8μm和10.6μm等典型波长的波束闪烁特性,结果表明波长较短时,内尺度影响较大,且内尺度效应对闪烁的影响要大于外尺度效应,但在强起伏情况下,外尺度的影响也变得较为显著.     

湍流大气中激光回波到达角起伏

本文运用几何光学近似,导出了湍流大气中束状反射回波的到达角起伏表达式.结果表明:当准直光束和聚焦于反射器的光束照明后向反射器时,回波不存在到达角起伏,而当准直光束照明平面反射器时,到达角起伏是相同条件下视线大气传输光束到达角起伏的一倍.     

大气湍流模拟装置性能测试

利用光传输实验的大气湍流模拟装置测量了光传输特性。实验中采用了到达角起伏和光强闪烁两种方法来测试光传输特性。测试结果表明,温差1~200 ℃时,Fried相干长度为0.7~40 cm;温差200℃时,到达角起伏谱频率范围达到100 Hz;光强闪烁强度频率可达100 Hz,湍流特征速度约0.1 m/s,,外尺度约20 cm。湍流模拟装置所测的性能指标和实际大气湍流性能较为接近,并且湍流强度具有较好的稳定性和可控性,能满足光传输实验要求。     

差分InSAR处理中的误差传播特性分析

D-InSAR受多种误差的影响,其中基线误差与相位误差是其中两个主要的误差来源,严重影响形变检测精度。首先将基线误差归结到雷达平台位置误差上来,在准确的差分干涉模型基础上,考虑完整的差分干涉处理流程,对仅有垂直向形变情况下的差分InSAR检测中雷达平台位置误差与相位误差的传播特性进行分析,并利用实验对所得结论进行了验证。     

基于有限差分的大角度交叉波导光束传输法

采用有限差分光束传输法(FDBPM)分析光波在大角度交叉区域的传输过程,利用pad近似解决大角度传输问题;利用透明边界条件弥补边界光波反射现象,通过追赶法编程计算有限差分方程组,得到在一定光波导结构条件下传输损耗与交叉角度之间的关系。在此基础上,利用低压化学气相沉积技术在硅衬底上制作了二氧化硅交叉波导结构,实验结果表明有限差分光束传输法在分析大角度交叉时具有比较高的计算精度。     

Research on the system error performance of coherent orthogonal frequency division multiplexing system with M-distribution in satellite-to-ground laser communication

In order to alleviate the influence of atmospheric turbulence on the performance of satellite-to-ground laser communication system,based on the M-distribution atmospheric channel model,a multi-carrier coherent orthogonal frequency division multiplexing (OFDM) modulation system was proposed for uplink and downlink in the satellite-to-ground laser communication.The closed-form expression of bit error rate (BER) of coherent OFDM modulation system was derived.The relationship between the zenith angle,receiving aperture,signal-to-noise ratio (SNR),optimal beam divergence angle,and optimal transmission radius and the BER were studied under weak,and strong atmosphere turbulence,and compared with binary coherent differential phase shift keying (DPSK) modulation.Both the theory and the simulation results show that compared with coherent DPSK modulation,the bit error performance of the coherent OFDM modulation system in the satellite-to-ground laser communication system is better.     

时域分析钢筋混凝土砖墙对电磁脉冲短径传播的影响

用时域有限差分法分析了钢筋混凝土砖墙对电磁脉冲传播的影响。考虑到天线对时域脉冲的滤波效应，分析的传播脉冲信号是从一个宽带圆锥柱形天线上数值生成的。计算结果给出了钢筋混凝土砖墙对脉冲信号传播的影响，包括辐射天线产生的脉冲波形的畸变效应、脉冲穿透钢筋混凝土砖墙时的场型分布、墙面对入射脉冲峰值的反射效应以及反射和透射脉冲的波形。     

跟踪移动信标并实时计算斜程路径大气相干长度的差分像运动测量装置

介绍了一种能够跟踪移动信标的新型大气相干长度测量系统。系统使用遗传算法与区域加宽迭代质心算法结合而成的新算法处理差分运动图像,实时计算移动目标脱靶量与光波到达角起伏方差,实现了跟踪测量的功能。测量实验中,利用飞行高度为35km的平流层气球搭载的碘钨灯作为光源,实时测量了斜程传输路径上的大气相干长度值。与此同时,在距离新仪器5m处放置了一台以太阳的边缘作为光源、测量整层大气相干长度的大气相干长度仪进行对比测量。对比结果表明,两组测量数据具有较好的相关性。据此初步分析与讨论了利用激光导星技术主动探测整层大气相干长度的可行性。     

近海面电波传播试验与损耗模型分析

介绍了青岛近海海域开展的不同微波波段（L波段、S波段、C波段、X波段）传播试验。给出了不同的海上传播模型,其中包括统计性的Hata模型、Longly-Rice模型以及确定性的抛物方程模型。实测值与模型值比较发现：在L波段,实测损耗数据与Hata模型较为接近,但大部分要大于Hata模型;在S波段,实测数据亦与Hata模型较为接近,但在远距离上,实测损耗数据要小于Hata模型计算值;在C波段,实测数据与确定性蒸发波导传播损耗模型极为一致,Hata模型不再适用;而在X波段,实测数据与标准大气传播模型以及Longly-Rice模型较为接近,但低估了实际传输损耗值,Hata模型亦不再适用。