稀薄运动随机分布粒子的激光散射统计特征

依据球形粒子Mie散射理论,推导出在平面波入射情况下球形粒子的磁场表达式.将粒子散射振幅和微分散射截面从相对运动坐标系变换到静止坐标系,给出具有任意运动速度粒子的散射振幅和微分散射截面,理论模型具有自洽性.数值计算了波长为1.06 μm激光入射情况下,金属和介质两种粒子微分散射截面随粒子尺寸、散射天顶角以及粒子相对运动...     

团聚形核壳结构冰晶粒子的激光散射特性

地空链路无线光通信链路上,云层是影响激光传输散射特性的主要因素之一,主要是由水滴、冰水或者具有其他混合的核壳结构冰晶粒子等组成。建立了考虑晶核以及中间混合层结构的2、8和39个球形核壳结构团聚冰晶粒子模型,分析了晶核尺寸对于理想团聚形核壳结构冰晶粒子消光、吸收和散射系数的影响;且通过对均匀混合层折射率的计算,对比了纯冰晶、理想核壳和考虑中间混合层的核壳三种多球团聚形冰晶粒子散射强度随散射角度的变化情况。数值结果表明:理想核壳结构和中间混合层的核壳结构对冰晶粒子的散射特性影响较大;相同条件下,三种不同团聚形核壳结构冰晶粒子消光、吸收和散射系数存在显著差异。该研究结果对冰晶粒子的散射特性研究结果更为精确,为开展无线光信号在随机分布冰云中的传输分析奠定理论基础。     

冰晶粒子散射理论模型

由于卷云几乎覆盖了地球表面的20%,卷云中各种形状的冰晶粒子对光的吸收与散射对卫星通信、大气和地面温度等有重要影响.从米氏理论适合均匀球形粒子散射模型出发,把冰晶粒子简化为轴对称形状和球形状的粒子,以单个冰晶粒子为研究对象,引进边界条件和谐波成分,建立T矩阵模型,并和经典米氏理论的严格解比较,得出T矩阵理论用于解决高层卷云冰晶粒子散射问题与经典米氏理论解的一致性结论.     

尘埃粒子光散射信号传输特性的研究

提出了尘埃粒子光散射粒径信号幅度响应矩阵的概念 ,详细讨论了粒径信号幅度响应矩阵的基本特性 ,建立了描述单分散粒子群散射光信号传输系统特性的数学模型。揭示出尘埃粒子光散射系统信号传输过程的本质是粒子群结构特性的等价描述方式之间的变换     

非球形簇团核壳结构粒子的激光散射特性

在冰晶粒子异质核化理论基础上,建立了椭球形、六角平板和六角棱柱3种簇团形核壳结构冰晶粒子模型,利用离散偶极子近似法(DDA)数值计算同一入射波长下,有效尺寸对核壳结构冰晶粒子消光效率、吸收效率和散射效率的影响、中间均匀混合层对核壳结构冰晶粒子散射强度的影响以及Mueller矩阵元素随散射角度的变化情况。数值结果表明:随着有效尺寸的增大,椭球形、六角平板和六角棱柱3种簇团形核壳结构冰晶粒子的消光效率、吸收效率和散射效率随着有效尺寸的增大分别呈现不同的变化趋势;在相等尺寸条件下,散射强度随散射角度的变化情况与粒子形状有密切关系,且相比于椭球形和六角平板两种簇团形核壳结构冰晶粒子,六角棱柱核壳结构冰晶粒子的前向散射强度最大,散射强度随散射角度的变化曲线振荡更明显。根据Mueller矩阵元素随散射角度的分布情况,可以看出六角棱柱簇团形冰晶结构的散射方向最明显,前向散射强度最大,六角平板和六角棱柱簇团形冰晶结构的Mueller矩阵元素相对球形和椭球形在后向散射场区域的偏差更明显。论文的研究结果为进一步分析复杂冰晶粒子的散射特性,开展高空云层中各种复杂几何形状簇团冰晶粒子的散射特性研究和分析提供支持。     

非球形冰晶在94/220 GHz毫米波的散射特性模拟计算

针对94/220 GHz双频雷达的数据处理,分析了不同形状冰晶对这两个波段的单散射特性及衰减特性,探讨了单形状冰云及具体冰云模型的回波特性,结果表明:1)当冰晶较大时,冰晶的后向散射及衰减对冰晶形状较敏感,相同最大尺度下,六角形冰晶后向散射及衰减最大、子弹花次之、雪花最小;2)单形状冰晶云的雷达反射率因子对冰晶形状、冰水含量、滴谱的中值尺度较敏感,同样滴谱条件下,220 GHz的衰减系数约是94 GHz的5~25倍;3)具体冰云模型的雷达反射率因子随粒子浓度、冰水含量、中值尺度增加而增加,对粒子谱的形状参数敏感性较低.     

尘埃粒子的半导体激光散射测量

以半导体激光为光源 ,建立了一个可以实时测量空气中尘埃粒子的尺寸与颗粒数浓度的光学系统。根据Mie散射理论 ,计算了该光学系统的光散射响应特性。实验结果表明 ,该系统具有高的计数准确度、计数效率和计数重复性 ,适用于洁净度检测和环境空气中尘埃粒子的粒径分布测量。     

目标激光散射特性测量及分析

靶标或靶板激光散射特性的测量与标定,对于目标激光散射特性和探测系统的评估分析是至关重要的.介绍了测量目标靶板激光散射特性的方法.根据测量激光双站散射强度角分布数据计算了标准板(聚四氟乙烯)的反射率和激光雷达散射截面,以及通过相对测量比对,获得了目标靶板的激光雷达散射截面.进一步通过遗传模拟退火算法给出了目标靶板激光的散射角分布统计模型.     

雪花状冰晶的毫米波散射特性

根据观测的冰晶样品,建立雪花状冰晶的偶极子矩阵,利用离散偶极近似方法计算有效半径1 mm内雪花状冰晶在毫米波段(94 GHz,140 GHz,220 GHz)的散射、吸收、衰减和后向散射截面并与等有效半径的球形冰晶进行比较。结果表明,冰晶的散射特性依赖于粒子形状、大小和电磁波频率;散射在大冰晶中占主导地位,而吸收在小冰晶中占主导地位;雪花状冰晶的吸收作用随着冰云有效粒径和微波频率的增加而增加;在94 GHz、140 GHz频率下用球形冰晶代替雪花状冰晶,将会低估雪花状冰晶的后向散射能力,尤其在大粒子区;而在220 GHz频率下,用球形冰晶代替雪花状冰晶,将会高估雪花状冰晶的后向散射能力。     

Scattering amplitudes and crosspolarisation of ice particles

The Fredholm-integral method is used to calculate accurate forward and backward scattering amplitudes of spheroidal ice particles for several frequencies in the range 4?30 GHz. Using a valuable oblique-angle rule, crosspolarisation at any elevation angle may be deduced. The implications of crosspolarisation on satellite paths are discussed.     

准球面模式下三种激光波长冰云大气反射率特性

冰云由冰晶粒子组成,是大气的重要组成部分,研究冰云条件下大气辐射传输特性有助于理解冰云对大气探测、地空链路激光通信等方面的作用。采用最新的C语言版本离散纵标法(CDISORT),比较了太阳天顶角不同时平面平行模式和准球面模式下冰云大气激光传输的反射率差异;数值计算准球面模式下三种激光波长(065μm,106μm,155μm)入射时冰云大气反射率随冰水含量、有效半径、光学厚度、云底高度、相对方位角等因素的变化情况。结果表明:当太阳天顶角小于70°时,两种模式下冰云大气激光传输的反射率相对误差很小;当太阳天顶角大于70°时,两种模式下冰云大气激光传输的反射率相对误差明显增大。冰云大气激光传输的反射率随有效半径的增大而减小,随光学厚度或冰水含量的增大而增大。三种不同的激光波长入射时,冰云大气的平均反照率差异较大,但均值大于08。本文结果为星地激光通信、卫星遥感等工程应用提供理论支撑。     

红外波长的随机激光器设计及FDTD软件特性验证

深入研究了随机激光等效腔的局域化特性,引入了外部光反馈下激光器的理论分析速率方程,设计了磁旋光晶体的光隔离器件实现随机激光器的改进。采用的Nd:YAG激光器的实验结果验证了改进激光器可以降低散射损耗,实现紫外激光的方向性输出。FDTD仿真结果进一步表明波导的TE模的光增益近似是平面波导的两倍;信号和泵浦强度的耦合在改进波导结构有了明显改进;输出功率结果证实了结构降低随机激光器的散射损耗。研究结果对于随机激光的应用具有明显的参考价值。     

低阈值短腔随机分布反馈光纤激光器

设计了一种低阈值短腔随机分布反馈光纤激光器,采用1455 nm的激光二极管泵浦一段色散补偿光纤,采用正向反馈和反向反馈两种结构分别将一阶随机激光阈值降至760 mW和520 mW,且反向反馈结构的二阶阈值与一阶阈值相同,分析了色散补偿光纤长度对阈值的影响,实验证明优化色散补偿光纤长度是降低一阶与二阶随机激光阈值的有效方法。     

不同波长激光对CCD的干扰性实验研究

为了对比研究激光对可见光CCD的干扰效果,采用532nm,808nm和1064nm波长的激光对同一可见光CCD进行了干扰实验。结果表明,3种波长的激光对CCD都有一定的干扰效果,由于干扰波长、干扰功率、工作方式等不一样,干扰效果也存在差异。对于脉冲式激光器,532nm激光比1064nm激光具有更低的光饱和阈值;当各波长激光输出达到一定功率时,CCD会出现饱和串音的现象。此干扰实验为更好干扰CCD成像系统提供了一定的实验依据。     

CW选支双波长CO激光器

本文报导CW选支双波长运行的CO激光器,并对谱线组合的输出特性进行了实验研究。     

EM propagation and backscattering discrete model for medium of sparsely distributed lossy random particles

Electromagnetic wave propagation and backscattering from a random medium are studied. The random medium is modeled by discrete lossy dielectric scatterers, for which the dyadic scattering amplitudes and orientation statistics are known. A method is developed to compute the propagation and backscattering coefficients. The technique is valid for scatterers having characteristic dimensions comparable to a wavelength. The procedure is valid when the albedo of individual scatterers is small, that is, when the scatterers are highly absorbing. Numerical calculations for the propagation and backscattering coefficients are presented, and compared with the literature.