沙塵天氣下激光信號的傳輸特性研究.pdf

1、由于激光脈沖信號具有精度高、傳輸速率快、保密性能好等特點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于通信、導(dǎo)航、測量等工程領(lǐng)域中。然而，近年來隨著自然環(huán)境的惡化，我國北方沙塵天氣頻發(fā)，空氣中沙塵粒子的濃度增加，尤其是在我國的西北地區(qū)，沙塵天氣的發(fā)生情況更加嚴(yán)重。當(dāng)激光信號在沙塵天氣中傳輸時(shí)，沙塵粒子對激光信號的吸收作用和散射作用會(huì)嚴(yán)重影響激光信號的傳播特性，從而造成無線光通信系統(tǒng)誤碼率上升，導(dǎo)致通信系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性降低。因此研究激光信號在沙塵天氣中的傳輸特性

2、具有重要的意義。本文主要的研究工作如下：
　　以米氏散射理論為基礎(chǔ)，計(jì)算了單個(gè)球形沙塵粒子對激光信號的散射光強(qiáng)分布，分析了沙塵粒子的衰減效率因子、散射效率因子和吸收效率因子隨粒子半徑的變化關(guān)系。分別研究了不同波長的激光信號在沙塵天氣中發(fā)生單次散射和多次散射時(shí)光強(qiáng)與能見度間的變化關(guān)系。推導(dǎo)出了激光信號發(fā)生單次散射時(shí)光強(qiáng)與能見度間的解析表達(dá)式，同時(shí)采用蒙特卡洛方法分析了發(fā)生多次散射時(shí)光強(qiáng)與能見度間的關(guān)系，并將其結(jié)果與激光信號發(fā)生單次散

3、射時(shí)的結(jié)果進(jìn)行了對比。為了進(jìn)一步分析激光信號強(qiáng)度在傳輸過程中所受到的影響，本論文還分別計(jì)算了當(dāng)激光信號波長、沙塵能見度以及光信號傳輸距離不同時(shí)，接收端光強(qiáng)的變化情況。
　　激光脈沖在沙塵天氣中傳輸時(shí)，會(huì)受到沙塵粒子的散射和吸收作用，這不但會(huì)導(dǎo)致激光信號能量的衰減，還會(huì)使激光脈沖信號的時(shí)域和頻域特性發(fā)生較大的變化。這種影響往往會(huì)導(dǎo)致光束能量減小，光束的形狀產(chǎn)生畸變，嚴(yán)重影響接收系統(tǒng)的性能。沙塵粒子對激光光束的多次散射作用使接收端產(chǎn)生