1 西安理工大学自动化与信息工程学院,陕西 西安 710048
2 陕西理工大学物理与电信工程学院,陕西 汉中 723001
3 陕西省智能协同网络军民共建重点实验室,陕西 西安 710126
通过实验研究了拉盖尔-高斯涡旋光束及其叠加态在水下湍流中的传输特性,充分考虑了不同温度差和盐度差的水流扩散产生的湍流对4种光束(高斯光束,阶数为0、拓扑荷数为6的拉盖尔-高斯涡旋光束,阶数为1、拓扑荷数为2与阶数为0、拓扑荷数为6的拉盖尔-高斯涡旋光叠加,阶数为1、拓扑荷数为2与阶数为0、拓扑荷数为10的拉盖尔-高斯涡旋光叠加)传输的影响,并对4种光束的漂移方差和闪烁指数进行深入讨论与分析。实验结果表明:随着湍流强度的增大,4种光束的漂移方差和闪烁指数都增大,相比其他3种光束,拉盖尔-高斯涡旋光束的漂移方差和闪烁指数较小;在较弱的湍流强度下,两种涡旋光叠加态的漂移方差和闪烁指数与拉盖尔-高斯涡旋光束相近。
物理光学 拉盖尔-高斯涡旋光束 涡旋光叠加态 水下湍流 闪烁指数
1 西安理工大学自动化与信息工程学院, 陕西 西安 710048
2 陕西理工大学物理与电信工程学院, 陕西 汉中 723001
激光在水下的传输很大程度上会受到海水中悬浮颗粒物的影响, 而目前对于海洋中悬浮颗粒物光散射的理论研究大多是针对单一成分的悬浮粒子而进行的, 但是在真实海洋中悬浮颗粒物都是以多种成分混合的颗粒群形式而存在的, 因此研究真实海洋中混合悬浮颗粒物对蓝绿激光的散射特性具有重要意义。 该研究选取了对蓝绿激光传输产生较大影响的浮游藻类植物、 悬浮泥沙、 碎屑、 悬浮气泡和矿物质这五种常见的悬浮颗粒物作为研究对象, 充分考虑真实海况中这五种悬浮颗粒物的不同混合情况, 构建了海水中混合球形悬浮颗粒物对蓝绿激光的散射特性模型。 数值计算了海水中五种物质混合的球形悬浮颗粒物对532 nm蓝绿激光的统计平均光散射参量和平均散射相函数, 分析不同混合悬浮颗粒物的混合比对平均散射、 吸收和消光系数以及单次反照率随着粒子有效半径和粒子数浓度变化的影响, 同时分析了不同粒子尺寸下的不同混合比对混合悬浮颗粒物的平均散射相函数随着角度变化的影响。 数值结果表明, 当悬浮泥沙在整个混合模型中占比越大时, 平均散射系数越大, 而当悬浮藻类粒子在整个混合模型中占比增大时, 平均吸收系数增大, 由此可知海洋中对光造成主要影响的五种常见悬浮颗粒物中, 悬浮泥沙对光散射作用影响最大, 悬浮藻类粒子对光吸收作用影响最大。 随着悬浮颗粒物浓度的增大, 混合粒子的单次反照率保持不变, 由此可知混合悬浮颗粒物的平均光散射参量随着粒子浓度的增长速率是一致的。 海洋中混合悬浮颗粒物的平均散射相函数随着粒子的有效半径的增大而增大, 散射作用最大的混合比下的悬浮颗粒物其平均散射相函数最大, 悬浮颗粒物的前向散射较强。 该工作对蓝绿激光在海水中传输、 信道建模, 水下无线光通信的研究以及激光探测都具有重要的理论指导意义。
蓝绿激光 混合悬浮颗粒物 统计平均光散射参量 散射相函数 Blue-green laser Mixed suspended particles Statistical average light scattering parameters Scattering phase function 光谱学与光谱分析
2022, 42(6): 1749
红外与激光工程
2022, 51(5): 20210342
1 西安理工大学自动化与信息工程学院,陕西 西安 710048
2 陕西理工大学物理与电信工程学院,陕西 汉中 723001
针对雾环境造成光功率衰减影响车辆间有效工作区间的问题,考虑了汽车尺寸、白光汽车前照灯的两种辐射模式,建立了空间车载可见光通信矩形信道模型,采用微元法求得漫反射链路传输功率,利用积分思想推导出雾环境下白光的衰减系数并求得系统的有效工作区间。仿真结果表明:车辆间相对速度、运动方向和车灯功率半角,路面及相邻车道车辆位置和其表面反射材料等都会带来不同程度的信道衰减,影响着车辆间信息的可靠传递。
光通信 可见光通信 矩形模型 接收功率 工作区间 激光与光电子学进展
2021, 58(17): 1706002
1 汉中职业技术学院 机电工程系, 汉中 723000
2 陕西理工学院 物理与电信工程学院, 汉中 723000
为了研究稀磁半导体Zn0.95-xBe0.05MnxSe (x分别为0.05,0.10,0.15,0.20)随温度变化的光学特性, 采用电场调制反射光谱、表面光电压光谱及光激发荧光光谱等测量技术, 进行了理论分析与实验验证, 取得了一系列数据。结果表明, 除x=0.1的样品外, 其它样品的能隙会随Mn掺杂摩尔分数的增加而增大, 这是由价带和导电中的电子和Mn中的d层电子彼此交换的相互作用产生的微小位移所致;温度升高时跃迁信号会向低能量方向移动, 则是晶格-声子散射效应增加所致。
光谱学 光学特性 电场调制反射光谱 表面光电压光谱 激发荧光光谱 稀磁半导体 硒化锌铍锰 温度 spectroscopy optical property electric field modulation reflectance spectroscopy surface photo-voltage spectroscopy photoluminescence excitation spectroscopy diluted magnetic semiconductor Zn0.95-xBe0.05MnxSe temperature
1 西安电子科技大学理学院, 陕西 西安 710071
2 陕西理工学院物理与电信工程学院, 陕西 汉中 723000
基于簇团簇团凝聚(CCA)模型,利用蒙特卡罗法模拟了由不同半径球形基本粒子凝聚而成的多粒径气溶胶凝聚粒子。结合物质的电结构,将气溶胶凝聚粒子离散为一系列偶极子,利用离散偶极子近似方法,数值计算了不同波长入射情况下多粒径气溶胶凝聚粒子散射、吸收和消光效率因子等光学特征量的值,并将数值结果与等体积单一粒径气溶胶凝聚粒子和等体积球形气溶胶粒子的光学特征量进行了对比。结果表明,气溶胶粒子光学特征量的值取决于入射光的波长和气溶胶粒子的形状,并且单一粒径和多粒径气溶胶凝聚粒子的光学特性明显不同,其中多粒径凝聚粒子模型更接近实际气溶胶粒子。分析结果为理解和研究气溶胶粒子光学特性提供了一定的参考。
物理光学 气溶胶凝聚粒子 光学特性 数值计算
1 西安电子科技大学理学院, 陕西 西安 710071
2 陕西理工学院物理与电信工程学院, 陕西 汉中 723001
采用Monte-Carlo方法,对气溶胶凝聚粒子进行了模拟,讨论了凝聚粒子的孔隙特性,分析了空间结构、原始粒子数目对凝聚粒子孔隙率和等效折射率的影响。结合物质的电结构,将气溶胶凝聚粒子离散为一系列偶极子,利用离散偶极子近似方法,数值计算了不同孔隙率气溶胶凝聚粒子的散射、吸收和消光截面各种取向的统计平均值。结果表明,气溶胶凝聚粒子的孔隙率明显取决于其空间形状和所含原始微粒的数目;气溶胶凝聚粒子的等效折射率、吸收、散射和消光截面则随孔隙率的增加而减小。研究结果可为全面理解气溶胶粒子光学特性提供参考;也可为某些涂层材料光学性能的改变提供参考,通过改变涂层材料中凝聚粒子的孔隙率来改变涂层材料的等效折射率,进而改变涂层材料对光的散射和吸收。
物理光学 气溶胶凝聚粒子 孔隙率 等效折射率 光学截面
1 陕西理工学院,物理系,陕西,汉中,723001
2 西安电子科技大学,理学院,陕西,西安,710071
3 目标与环境特征国防科技重点实验室,北京,100854
以激光距离多普勒成像雷达系统(LRDIR)能够提取空间目标激光散射信号特征,判断空间目标在轨运行姿态为应用背景,给出了激光距离多普勒成像激光雷达系统设计的一般原理,并指出系统重要组成部件,在信号检测过程中所起的作用.结合相关实际测量材料的试验数据和器件性能参数,分析系统性能和各种干扰噪声,并计算系统在探测单元和探测阵列两种情况下,信噪比随探测距离和接收器口径的变化规律,为具体工程应用提供可靠的依据.
激光散射特征 距离多普勒成像 激光雷达