大气气溶胶粒子散射对激光大气传输影响的研究

• 作 者: 李丽芳
• 发表日期: 2013年期
• 关键词: 激光 衰减系数 透过率 散射相函数

激光经大气传输到达激光告警接收设备之前，由于大气成分复杂，大气中的分子、气溶胶、烟尘等介质对激光的散射和吸收会造成激光信号的衰减，使得激光告警设备接收到的激光能量减小，这样就会在实际应用中对激光告警接收设备的性能要求进一步提高，因此研究大气对激光传输的影响具有重要的意义。本文主要研究大气气溶胶散射、衰减特性对激光告警所接收激光的影响。本文利用Mie散射理论在MATLAB中仿真分析了气溶胶尺度参数对不同类型的单个气溶胶粒子衰减、散射、吸收效率因子变化的影响；同时仿真分析了气溶胶粒子散射强度函数和散射相函数随粒子性质和尺度变化的空间分布规律；并且对群体气溶胶的衰减、散射、吸收系数随波长和半径的变化进行了仿真分析，根据大气衰减的经验公式和比尔朗伯定律对激光大气透过率随大气能见度的变化进行仿真分析，得出当能见度增大时，激光大气透过率也随之增大；通过实验分析了两种波长的激光在烟雾中传输的衰减，实验发现激光大气透过率随着烟雾浓度的增大而减小，两种波长的激光在烟雾中传输时的衰减有明显差异，波长较长的激光相比波长较短的激光有较高的透过率。激光告警设备的种类很多，无论是哪种类型，如果激光经过大气后受到很大的衰减，激光告警设备将无法对激光进行探测，所以本文的研究结果不仅可以为激光在大气中的衰减计算和分析提供依据，而且对改善激光告警接收设备的性能具有实际的参考价值。