Ослабление излучения СО2-лазера в атмосфере

Коэффициенты Ми-рассеяния и коэффициенты пропускания атмосферы для некоторых длин волн приведены в таблице.

Таблица 4 - Коэффициенты Ми-рассеяния и коэффициенты пропускания атмосферы для некоторых длин волн

На рисунке показана зависимость коэффициента пропускания атмосферы от длины волны (учитывалось поглощение и рассеяние). Уменьшение коэффициента пропускания в диапазоне ниже двух микрон объясняется в основном влиянием рассеяния. Резкие изменения коэффициента пропускания (провалы) объясняются селективным характером поглощения на инфракрасных частотах. В рассматриваемом диапазоне длин волн имеется восемь областей относительно высоких значений коэффициента пропускания. Эти области называются атмосферными окнами (окна прозрачности).

Зависимость коэффициента пропускания атмосферы от длины волны

Турбулентность атмосферы [2].

Часть солнечной энергии, падающая на земную поверхность поглощается, вызывая нагревание воздушного слоя над поверхностью земли. Этот слой нагретого воздуха, являясь менее плотным, поднимается, турбулентно смешиваясь с окружающим холодным воздухом. Благодаря этому температура воздуха изменяется от точки к точке в атмосфере по случайному закону. Температурные флуктуации являются функцией высоты и скорости ветра.

Показатель преломления воздуха зависит от его температуры. Когда световой луч проходит слой воздуха, в котором имеется перепад температур, он частично или полностью отклоняется. Степень отклонения зависит от относительных размеров луча и температурной неоднородности. Взаимодействие лазерного луча с турбулентной средой приводит к случайным изменениям амплитуды и фазы несущего колебания. Ниже приводятся возможные последствия воздействия атмосферной турбулентности на качество лазерной связи.

Изменение траектории луча (флуктуации углов прихода) - угловое отклонение луча от линии прямой видимости, приводящее к прохождению луча мимо приемника.

«Пляска» (дрожание) изображения - изменение угла прихода луча, вызывающее движение точки фокуса в плоскости изображения.

Расширение (размытие) луча - небольшие угловые отклонения, увеличивающие угловое расхождение лазерного луча и приводящие к уменьшению пространственной плотности мощности на входе приемника.

Сцинтилляция луча - маломасштабные интерференционные явления в пределах поперечного сечения луча, вызывающие изменения пространственной плотности мощности на входе приемника.

Ухудшение пространственной когерентности - нарушение фазовой когерентности в сечении фазового фронта пучка, приводящее к уменьшению эффективности супергетеродинного метода приема.

Поляризационные флуктуации - вариации состояния поляризации луча.

Практически удобно представлять турбулентную среду, состоящей из отдельных однородных объемов, отличающихся коэффициентом преломления. Размер неоднородности, связанный с каждым объемом, обозначим через l. Наибольшее и наименьшее значения неоднородностей обозначим соответственно и .

Лучшие статьи по информатике

Ремонт и диагностика смартфонов HTC
Смартфон (англ. smartphone - умный телефон) - мобильный телефон, дополненный функциональностью карманного персонального компьютера. Смартфоны отличаются от ...

Цифровая обработка сигналов
сигнал преобразование фурье искажение Цифрова́я обрабо́тка сигна́лов (ЦОС, DSP - англ. digital signal processing) - преобразование сигналов, п ...

Основы разработки карманного осциллографа
Осциллограф - прибор, предназначенный для исследования электрических сигналов во временном области путём визуального наблюдения графика сигнала на экран ...