大气传输特性对激光探测性能影响研究

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1、西安电子科技大学硕士学位论文大气传输特性对激光探测性能影响研究姓名：马春林申请学位级别：硕士专业：无线电物理指导教师：杨瑞科20080101摘要激光具有高相干度、高亮度、方向性好等普通光源无法比拟的优点使它在各个学科与技术领域的应用无所不在、与日俱增。但当激光在大气中长距离传输时，大气严重限制了各种激光工程(如激光通信、激光雷达、激光测距等)系统的使用性能。激光大气传输对激光雷达探测目标的能力具有重要的影响。因此，在对激光雷达系统进行设计、研制和定标时，必须考虑到大气传输的影响。本论文对1．06／an激光大气传输特性进行了理论

2、研究，主要讨论了影响激光雷达探测性能的两个大气效应：衰减效应和由湍流引起的闪烁效应。分析了对流层中影响激光传输的各种因素；阐述了大气对激光传输的各种衰减效应，包括大气中气体分子和气溶胶粒子对激光信号的吸收和散射；在晴朗、云、雾、霾、雨等各种天气情况下，利用一些经验公式计算了1．06／an激光在大气传输中的衰减。结果表明，在近红外波段对于对流层大气中霾粒子的衰减预测应用Mie理论计算更合理；云雾引起的衰减一般较大，并且随着能见度的减小，衰减增加较快。因此，当K<15kin时，霾引起的衰减就需要考虑；当K较小时，云、雾的激光衰减是

3、限制系统性能的主要因素。以激光雷达距离方程为基础，根据具体要求，选定系统参数，在一定能见度条件下，研究单基地激光雷达的最小接收功率、正常检测时接收机的输入端所需的最小信噪比随最大探测距离之间的关系。叙述了湍流对激光传输的影响，重点研究了大气弱湍流效应中的闪烁效应对直接探测激光雷达系统的影响，这些研究对激光雷达系统的设计具有一定的参考价值。关键词：激光大气传输探测信噪比Abstract111eapplicationsoflaserareincreasingandomnipresentbecauseofitshighcoheren

4、t,brigll协％s，direetivity,whichgenerallightsourcescan’tcomparetoit．Performancesofvariouslaserenginceringsystems(suchaslasercommunication,laserradar,laserdetecting)arerestrictedseriouslybytheatmosphereforlongspanlasertransmission．netransmissionoflaserplaysallimportantr

5、oleintheabilityoflaserradarwhenitdetectingtarget．Therefore，atmo@@herctransmissionmustbetakenintoaccountwheninthedesigning,developmentandcalibrationoflaserradarsystem．．Inthispaper,theatmosphericpropagationcharacteristicof1．069inlaseristheoreticlyinvestigated，thetwoef

6、fects：attenuationandscintillationinducedbyturbulence，arediscussedwhichinfluencetheperformanceofthelaserradar’sdetection．Theinfluenceofatmosphereattenuationuponlaserradar,includingtheabsorptionandscatteringinducedbygasmoleculeandaerosolarediscussed．V撕ousfactorswhichm

7、fluencethetransmissionoflaserareanalyzed．Indifferentweathers，suchasclearness，fog，haze，rainandsnowere，theattenuationandatmospherictransmissionat1．061maarecalculatedwitllseveralexperientialformulas．TheresultsshowthatMietheoryismorereasonablethanexperientialmodelforatm

8、ospherehazesattenuationpredictioninthetroposphere．Theattenuationinducedbycloudsandfogincreasequicklywiththevisibilitydecrease．Therefore，fo