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基于Mie散射的CO2激光大气传输特性测量

张合勇 王挺峰 邵俊峰 赵帅 郭劲

张合勇, 王挺峰, 邵俊峰, 赵帅, 郭劲. 基于Mie散射的CO2激光大气传输特性测量[J]. 中国光学, 2010, 3(4): 353-362.
引用本文: 张合勇, 王挺峰, 邵俊峰, 赵帅, 郭劲. 基于Mie散射的CO2激光大气传输特性测量[J]. 中国光学, 2010, 3(4): 353-362.
ZHANG He-yong, WANG Ting-feng, SHAO Jun-feng, ZHAO Shuai, GUO Jin. Measurement of CO2 laser atmospheric transmission property based on Mie scattering[J]. Chinese Optics, 2010, 3(4): 353-362.
Citation: ZHANG He-yong, WANG Ting-feng, SHAO Jun-feng, ZHAO Shuai, GUO Jin. Measurement of CO2 laser atmospheric transmission property based on Mie scattering[J]. Chinese Optics, 2010, 3(4): 353-362.

基于Mie散射的CO2激光大气传输特性测量

基金项目: 

中国科学院院长优秀奖获得者科研专项启动资金

详细信息
    作者简介:


    张合勇(1982—),男,贵州福泉人,硕士研究生,主要从事激光大气传输以及激光应用等方面的研究。 E-mail:yonghezhang1116@126.com
    王挺峰(1977—),男,山东文登人,博士研究生,副研究员,硕士生导师,主要从事激光应用等方面的研究。 E-mail:wtfeng@sina.com
    邵俊峰(1984—),男,安徽淮北人,硕士研究生,主要从事激光与物质相互作用等方面的研究。 E-mail:shao_junfeng@hotmail.com
    赵 帅(1981—),男,吉林通化人,硕士研究生,主要从事激光应用等方面的研究。 E-mail:zs040148@yahoo.com.cn
    郭 劲(1964—):男,吉林长春人,研究员,博士生导师,主要从事光电对抗技术与装备研制等方面的研究。 E-mail:guojin_1964@126.com


    张合勇(1982—),男,贵州福泉人,硕士研究生,主要从事激光大气传输以及激光应用等方面的研究。 E-mail:yonghezhang1116@126.com
    王挺峰(1977—),男,山东文登人,博士研究生,副研究员,硕士生导师,主要从事激光应用等方面的研究。 E-mail:wtfeng@sina.com
    邵俊峰(1984—),男,安徽淮北人,硕士研究生,主要从事激光与物质相互作用等方面的研究。 E-mail:shao_junfeng@hotmail.com
    赵 帅(1981—),男,吉林通化人,硕士研究生,主要从事激光应用等方面的研究。 E-mail:zs040148@yahoo.com.cn
    郭 劲(1964—):男,吉林长春人,研究员,博士生导师,主要从事光电对抗技术与装备研制等方面的研究。 E-mail:guojin_1964@126.com


    张合勇(1982—),男,贵州福泉人,硕士研究生,主要从事激光大气传输以及激光应用等方面的研究。 E-mail:yonghezhang1116@126.com
    王挺峰(1977—),男,山东文登人,博士研究生,副研究员,硕士生导师,主要从事激光应用等方面的研究。 E-mail:wtfeng@sina.com
    邵俊峰(1984—),男,安徽淮北人,硕士研究生,主要从事激光与物质相互作用等方面的研究。 E-mail:shao_junfeng@hotmail.com
    赵 帅(1981—),男,吉林通化人,硕士研究生,主要从事激光应用等方面的研究。 E-mail:zs040148@yahoo.com.cn
    郭 劲(1964—):男,吉林长春人,研究员,博士生导师,主要从事光电对抗技术与装备研制等方面的研究。 E-mail:guojin_1964@126.com

  • 中图分类号: TN249; P407.5

Measurement of CO2 laser atmospheric transmission property based on Mie scattering

  • 摘要: 为了更准确地计算大气透过率,在Mie散射理论基础上,分析了雷达系统设计中需考虑的大气透过率的经验计算公式,指出了该经验公式的不足。考虑大气分析软件MODTRAN自身的优点,采用经验公式和软件计算相结合的方式计算大气透过率,给出了MODTRAN计算结果的修正表达式。在该理论指导下,进行了CO2激光大气传输实验。由于没有考虑大气湍流,理论计算和实验结果存在一定偏差,但不影响本文方法的实用性。实验测量显示,激光器出口处光斑能量抖动比为6.18%,而在50 m和1 km处能量抖动比分别为8.3%和50.2%,表明随着传输距离增加,能量抖动比增大。除掉激光器本身输出能量抖动外,在50 m和1 km处由大气传输造成的能量抖动比分别为2.12%和44.02%。实验结果提示,水平传输1 km时能量抖动已相当剧烈,所以对更远距离的激光传输,自适应光学补偿显得尤为重要。
  • [1] 阴俊燕,尹福昌,陈明,等. 影响激光大气传输因素分析 [J]. 红外与激光工程 ,2008,37:399-402. YIN J Y,YIN F CH,CHEN M,et al.. Impact on laser transmission in atmosphere [J]. Infrared and Laser Eng., 2008,37:399-402.(in Chinese) [2] 于继平,齐文宗,郭春凤,等. 激光大气传输特性的数值模拟 [J]. 激光与红外 ,2008 ,38(6):523-527. YU J P,QI W Z,GUO CH F,et al.. Numerical simulation of laser propagation through atmospheric turbulence [J]. Laser & Infrared,2008,38(6):523-527.(in Chinese) [3] 庞春颖,张涛. 激光主动成像系统信噪比模型的研究 [J]. 光学 精密工程 ,2008,16(2):615-621. PANG CH Y,ZHANG T. Signal-to-noise ratio model of laser active imaging system [J]. Opt. Precision Eng.,2008,16(2):615-621.(in Chinese) [4] MCDONALD T E. Range-gated imaging experiment s using gated intensifiers [J]. SPIE,1999,3642:142-148. [5] DAVID D,STEVE B. Long-range laser illuminated imaging:analysis and experimental demonstrations [J]. Opt. Eng.,2001,40(6):1001-1009. [6] 王智,贾书洪,张晓辉,等. 激光主动成像图像的多帧后处理算法研究 [J]. 光学 精密工程 ,2007,15(4):615-621. WANG ZH,JIA SH H,ZHANG X H,et al.. Multiframe postprocessing algorithm of laser active imaging images [J]. Opt. Precision Eng.,2007,15(4):615-621.(in English) [7] COOKE C R. Automatic laser tracking and ranging system [J]. Appl. Opt.,1972,11(2):277-284. [8] 袁纵横,张静,张文涛,等. 基于大气湍流效应的双波长激光传输特性实验研究 [J]. 光学技术 ,2009,35(5):686-690. YUAN Z H,ZHANG J,ZHANG W T,et al.. Experimental study on transmission characteristics of dual wavelength laser in atmospheric turbulence [J]. Opt. Technique,2009,35(5):686-690.(in Chinese) [9] 柯熙政,马冬冬,刘佳妮. 激光在雾中传输的衰减研究 [J]. 光散射学报 ,2009,21(2):104-109. KE X ZH,MA D D,LIU J N. Study attenuation of laser transmission in fog [J]. Chinese J. Light Scattering,2009,21(2):104-109.(in Chinese) [10] 袁易君,任德明,胡孝勇. Mie理论递推计算散射相位函数 [J]. 光散射学报 ,2006,17(4):366-371. YUAN Y J,REN D M,HU X Y. Computing scattering phase function by recursive formula of Mie theory [J]. Chinese J. Light Scattering,2006,17(4):366-371.(in Chinese) [11] FU Q,SUN W B. Mie theory for light scattering by a spherical particle in an absorbing medium [J]. Appl. Opt.,2001,40 (9):1353-1361. [12] WICOMBE W J . Improved Mie scattering algorithms [J]. Appl. Opt.,1980,19:1505-1509. [13] 戴永江.激光雷达原理 [M]. 北京:国防工业出版社,2001. DAI Y J. The Principle of Lidar [M]. Beijing:National Defence Industry Press,2001.(in Chinese) [14] 吴健,杨春平,刘建斌,等.大气中的光传输理论 [M]. 北京:北京邮电大学出版社,2006. WU J,YANG CH P,LIU J B,et al.. Optical Transmission Theory in the Atmosphere [M]. Beijing:Beijing University of Posts and Telecommunications Press,2006.(in Chinese)
  • [1] 刘艺, 赵义武, 倪小龙, 娄岩, 姜会林, 刘智.  双向大气信道激光传输的信道互易性研究 . 中国光学, 2020, 13(1): 140-147. doi: 10.3788/CO.20201301.0140
    [2] 高月娟, 陈飞, 潘其坤, 俞航航, 李红超, 田有朋.  用于超短脉冲CO2激光的半导体光开关理论建模与数值分析 . 中国光学, 2020, 13(3): 577-585. doi: 10.3788/CO.2019-0159
    [3] 潘其坤, 俞航航, 陈飞, 谢冀江, 何洋, 于德洋, 张阔.  声光偏转快调谐脉冲CO2激光器实验研究 . 中国光学, 2019, 12(2): 355-361. doi: 10.3788/CO.20191202.0355
    [4] 刘克俭, 苗锡奎, 徐晨阳, 王烨, 张军强, 杨斌, 孙婷婷.  半主动激光制导能量传输与模拟技术 . 中国光学, 2019, 12(2): 256-264. doi: 10.3788/CO.20191202.0256
    [5] 陈健, 高慧斌.  高重频CO2激光干扰技术研究 . 中国光学, 2018, 11(6): 983-990. doi: 10.3788/CO.20181106.0983
    [6] 徐艳, 谢冀江, 李殿军, 杨贵龙, 陈飞.  CO2激光调Q技术 . 中国光学, 2014, 7(2): 196-207. doi: 10.3788/CO.20140702.0196
    [7] 汤伟, 吉桐伯, 郭劲, 邵俊峰, 王挺峰.  高重频CO2激光损伤HgCdTe晶体的数值分析 . 中国光学, 2013, 6(5): 736-742. doi: 10.3788/CO.20130605.0736
    [8] 张兴亮, 郭立红, 张传胜, 孟范江.  CO2激光器高压脉冲触发系统的设计 . 中国光学, 2012, 5(4): 416-422. doi: 10.3788/CO.20120504.0416
    [9] 潘其坤, 谢冀江, 阮鹏, 张来明, 张传胜.  声光调Q CO2激光器的输出特性 . 中国光学, 2012, 5(3): 283-288. doi: 10.3788/CO.20120503.0283
    [10] 李波, 王挺峰, 王弟男, 田玉珍, 安雪晶.  激光大气传输湍流扰动仿真技术 . 中国光学, 2012, 5(3): 289-295. doi: 10.3788/CO.20120503.0289
    [11] 王晓铭, 郭劲, 郭汝海, 王挺峰.  大功率TEA CO2非稳腔激光器的远场传输特性 . 中国光学, 2012, 5(6): 671-676. doi: 10.3788/CO.20120506.0671
    [12] TARASENKO V F, SITNIKOV A G, PANCHENKO A N, TEL'MINOV A E, GENIN D E, 李殿军, 张来明, 姜可, 谢冀江, SARKISOV S Yu, BEREZNAYA S A, KOROTCHENKO Z V, KAZAKOV A V.  基于GaSe和GaSe0.7S0.3单晶的单脉冲CO2激光倍频器 . 中国光学, 2011, 4(4): 397-403.
    [13] FIRSOV K N, KAZANTSEV S Yu, KONONOV I G, KOSSYI I A, TARASOVA N M, 张来明, 谢冀江.  封闭空间中易燃混合气体在HF和CO2激光作用下的燃烧引发 . 中国光学, 2011, 4(1): 41-45.
    [14] 杨贵龙, 邵春雷, 孟范江, 郭汝海, 李殿军, 郭劲, 郭立红.  大功率脉冲TEA CO2激光器配气比对输出的影响 . 中国光学, 2009, 2(3): 231-235.
    [15] 李世明, 李殿军, 杨贵龙, 邵春雷, 郭汝海.  大功率TEA CO2激光器旋转火花开关电极烧蚀实验 . 中国光学, 2009, 2(3): 263-268.
    [16] 郭汝海, 李殿军, 杨贵龙, 张来明.  大功率TEA CO2激光器非稳腔的设计与实验 . 中国光学, 2009, 2(3): 253-257.
    [17] 耿玉民, 李殿军.  TEA CO2激光器均匀场电极的设计 . 中国光学, 2009, 2(3): 258-262.
    [18] 张传胜, 李殿军, 杨贵龙, 邵春雷, 耿玉民, 谢冀江, 李世明, 郭汝海, 李晓惕.  大功率TEA CO2激光器的脉冲激励电源 . 中国光学, 2009, 2(3): 242-247.
    [19] 孟范江, 杨贵龙, 李殿军, 邵春雷, 张来明, 郭劲, 郭立红.  大功率TEA CO2激光系统的电磁兼容设计 . 中国光学, 2009, 2(3): 236-241.
    [20] 谢冀江, 李殿军, 张传胜.  小型多功能CO2激光器 . 中国光学, 2009, 2(3): 248-252.
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出版历程
  • 收稿日期:  2010-03-12
  • 修回日期:  2010-06-13
  • 刊出日期:  2010-08-25

基于Mie散射的CO2激光大气传输特性测量

    基金项目:

    中国科学院院长优秀奖获得者科研专项启动资金

    作者简介:


    张合勇(1982—),男,贵州福泉人,硕士研究生,主要从事激光大气传输以及激光应用等方面的研究。 E-mail:yonghezhang1116@126.com
    王挺峰(1977—),男,山东文登人,博士研究生,副研究员,硕士生导师,主要从事激光应用等方面的研究。 E-mail:wtfeng@sina.com
    邵俊峰(1984—),男,安徽淮北人,硕士研究生,主要从事激光与物质相互作用等方面的研究。 E-mail:shao_junfeng@hotmail.com
    赵 帅(1981—),男,吉林通化人,硕士研究生,主要从事激光应用等方面的研究。 E-mail:zs040148@yahoo.com.cn
    郭 劲(1964—):男,吉林长春人,研究员,博士生导师,主要从事光电对抗技术与装备研制等方面的研究。 E-mail:guojin_1964@126.com


    张合勇(1982—),男,贵州福泉人,硕士研究生,主要从事激光大气传输以及激光应用等方面的研究。 E-mail:yonghezhang1116@126.com
    王挺峰(1977—),男,山东文登人,博士研究生,副研究员,硕士生导师,主要从事激光应用等方面的研究。 E-mail:wtfeng@sina.com
    邵俊峰(1984—),男,安徽淮北人,硕士研究生,主要从事激光与物质相互作用等方面的研究。 E-mail:shao_junfeng@hotmail.com
    赵 帅(1981—),男,吉林通化人,硕士研究生,主要从事激光应用等方面的研究。 E-mail:zs040148@yahoo.com.cn
    郭 劲(1964—):男,吉林长春人,研究员,博士生导师,主要从事光电对抗技术与装备研制等方面的研究。 E-mail:guojin_1964@126.com


    张合勇(1982—),男,贵州福泉人,硕士研究生,主要从事激光大气传输以及激光应用等方面的研究。 E-mail:yonghezhang1116@126.com
    王挺峰(1977—),男,山东文登人,博士研究生,副研究员,硕士生导师,主要从事激光应用等方面的研究。 E-mail:wtfeng@sina.com
    邵俊峰(1984—),男,安徽淮北人,硕士研究生,主要从事激光与物质相互作用等方面的研究。 E-mail:shao_junfeng@hotmail.com
    赵 帅(1981—),男,吉林通化人,硕士研究生,主要从事激光应用等方面的研究。 E-mail:zs040148@yahoo.com.cn
    郭 劲(1964—):男,吉林长春人,研究员,博士生导师,主要从事光电对抗技术与装备研制等方面的研究。 E-mail:guojin_1964@126.com

  • 中图分类号: TN249; P407.5

摘要: 为了更准确地计算大气透过率,在Mie散射理论基础上,分析了雷达系统设计中需考虑的大气透过率的经验计算公式,指出了该经验公式的不足。考虑大气分析软件MODTRAN自身的优点,采用经验公式和软件计算相结合的方式计算大气透过率,给出了MODTRAN计算结果的修正表达式。在该理论指导下,进行了CO2激光大气传输实验。由于没有考虑大气湍流,理论计算和实验结果存在一定偏差,但不影响本文方法的实用性。实验测量显示,激光器出口处光斑能量抖动比为6.18%,而在50 m和1 km处能量抖动比分别为8.3%和50.2%,表明随着传输距离增加,能量抖动比增大。除掉激光器本身输出能量抖动外,在50 m和1 km处由大气传输造成的能量抖动比分别为2.12%和44.02%。实验结果提示,水平传输1 km时能量抖动已相当剧烈,所以对更远距离的激光传输,自适应光学补偿显得尤为重要。

English Abstract

张合勇, 王挺峰, 邵俊峰, 赵帅, 郭劲. 基于Mie散射的CO2激光大气传输特性测量[J]. 中国光学, 2010, 3(4): 353-362.
引用本文: 张合勇, 王挺峰, 邵俊峰, 赵帅, 郭劲. 基于Mie散射的CO2激光大气传输特性测量[J]. 中国光学, 2010, 3(4): 353-362.
ZHANG He-yong, WANG Ting-feng, SHAO Jun-feng, ZHAO Shuai, GUO Jin. Measurement of CO2 laser atmospheric transmission property based on Mie scattering[J]. Chinese Optics, 2010, 3(4): 353-362.
Citation: ZHANG He-yong, WANG Ting-feng, SHAO Jun-feng, ZHAO Shuai, GUO Jin. Measurement of CO2 laser atmospheric transmission property based on Mie scattering[J]. Chinese Optics, 2010, 3(4): 353-362.
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