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

Проектирование автоматизированного реабилитационного устройства, предназначенного для реабилитации кистевого сустава человека
В современном мире нас повсюду окружают новейшие достижения техники. Невозможно представить ни одну из сфер деятельности человека без использования мехатрон ...

Проектирование линзовой афокальной насадки для маломощного лазера
Основой любого оптического прибора, в том числе и лазера, является оптическая система, которая представляет собой совокупность оптических деталей (линз, зер ...

Проектирование светодиодного табло на микроконтроллере PIC16C84
светодиодный надежность Развитие микроэлектроники и широкое применение ее изделий в промышленном производстве, в устройствах и системах управления самыми раз ...