天线振动对大气激光通信系统性能的影响

激光在大气中的传输特性研究及仿真吕宏飞，田爱玲，韩峰、王红军、刘丙才（西安工业大学光电工程学院，西安710032）摘要：激光在大气中传输受到各种因素的影响。

本文以脉冲激光测距设计的实际需要为出发点，从大气的组成入手，对激光在大气中传输的理论特性进行研究，并建立激光大气传输系统的传递函数模型。

而激光在大气中的衰减主要受到大气分子的吸收、大气中微粒的散射和大气的折射影响。

针对以上几个因素的影响，本文在选择波长的基础上，用MATBLE对激光经过大气散射后的透射率进行仿真，并对仿真结果和实际测量结果进行分析。

通过数据计算和MATBLE 的仿真可以证明，在传输距离相同的条件下，波长越长，分子的散射越弱；波长越短，其散射越明显。

关键词：激光测距，大气传输，吸收，散射中图分类号：TN241文献标志码：AStudy and Simulation of the Transmission characteristics of laser propagation in the atmosphere（Lv Hongfei Tian Ailing HanFeng Wang Hongjun Liu Bingcai）（Xi’an Technological University）Abstract: Laser propagation in atmosphere under the influence of various factors. The pulse laser rangefinder design practical needs as the starting point, from the start with the composition of the atmosphere, the theory of laser propagation in the atmosphere were studied, and the establishment of atmospheric laser communication system transfer function model.While the laser beam in the atmosphere attenuation by atmospheric molecular charge, atmospheric particulate backscattering and atmospheric refraction effects. In view of the above the influence of several factors, the selection based on wavelength, MATBLE on laser atmospheric scattering transmissivity are simulated, and the simulation results and actual measurement result analysis.Through the data calculation and MATBLE simulation can be proved, the transmission distance under the same conditions, the longer wavelengths, molecular scattering is weak; the shorter wavelength, scattering more obvious.Key Words:Laser ranging; Atmospheric transmission; Absorption; Scattering引言鉴于探测信号和不同波长的激光等在大气中传输，因多种因素引起的能量衰减，影响了脉冲激光测距的性能。

大气扰动对通信卫星信号传输的影响随着科技的不断发展，通信卫星已经成为现代社会不可或缺的一部分。

然而，通信卫星信号的传输并非面面俱到，在大气扰动的影响下，其稳定性和可靠性都会受到一定的影响。

大气扰动指的是大气中的各种涡旋、尾迹和湍流等不规则运动。

这些扰动在通信卫星信号传输中起到了双重作用。

一方面，它们会引起信号的发散和衰减，另一方面，它们也能使信号产生多次反射。

因此，我们需要了解大气扰动对通信卫星信号传输的具体影响，以寻找解决方案。

首先，大气扰动会引起信号的衰减。

当信号通过大气层时，它会受到大气分子和气溶胶的散射和吸收。

而大气扰动会增加大气分子和气溶胶的浓度，从而导致信号的衰减。

这种衰减在较高频率的信号中更为显著，因为在高频率下，信号更容易与大气分子和气溶胶发生碰撞。

其次，大气扰动还会导致信号的发散。

大气中的湍流会使得信号的传播方向发生变化，从而使信号传输的路径变得不稳定。

当信号穿过湍流时，会产生折射和弥散，导致信号的散失和信号散布。

这就给通信卫星信号传输带来了困难，特别是在需要高传输速率和长距离传输的情况下。

此外，大气扰动还会导致信号的多次反射。

大气中存在的散射体，如雾、云等，会使信号产生多次反射。

这些多次反射的信号会与原始信号相互干扰，形成多径效应。

多径效应会导致信号的幅度和相位的变化，从而降低信号的质量和传输速率。

为了克服这些大气扰动带来的问题，在通信卫星信号传输中，我们采用了一系列的技术和措施。

其中之一就是使用自适应天线。

自适应天线能够通过控制天线的方向和形状来适应信号传播路径的变化，从而减小信号的衰减和散失。

此外，自适应天线还能够根据当前的信号质量来调整信号的发射功率，从而提高通信的可靠性。

另外，引入跳频技术也是解决大气扰动问题的有效手段之一。

跳频技术通过随机地改变信号传输频率来降低信号的衰减和散失。

这样一来，即使信号经过湍流区域，也能够保持较好的传输质量。

除此之外，我们还可以利用信号处理技术来对抗大气扰动。

大气对激光通信耦合效率影响因素研究激光通信技术以其具有体积小，重量轻，功耗低，通信速率高，组网方便，保密性好等一些列优点而备受关注。

伴随着技术的进步，动态高精度跟踪等关键技术已经被突破，下一步激光通信技术又开始朝向高速率，远距离的方向发展，使得其优势进一步被发挥。

为了把光纤通信中波分复用，前置光放大，全光网络，分集接收等较成熟的技术引入，空间光高效耦合入光纤的难题成了亟需解决的瓶颈。

由于光纤芯径比较小，不易对准，而且空间光受大气等因素影响耦合入光纤的效率更低。

文章针对大气环境中激光通信接收技术中的空间光耦合入光纤技术进行研究，并给出相应结论。

标签：大气激光通信；大气湍流；空间光耦合Abstract：Laser communication technology has attracted much attention for its advantages such as small volume，light weight，low power consumption，high communication rate，convenient networking，good confidentiality and so on. With the progress of technology，dynamic high-precision tracking and other key technologies have been breakthrough，the next step of the laser communication technology began to move towards the direction of high speed，long-distance development，so that its advantages have been further developed. In order to introduce the mature technologies such as wavelength division multiplexing，preamplifier，all-optical network，diversity reception and so on，the problem of high-efficient coupling of spatial light into optical fiber has become a bottleneck that needs to be solved. Because the core diameter of optical fiber is relatively small，it is difficult to be aligned，and the coupling efficiency of space light is lower because of the influence of atmosphere and other factors. In this paper，the space light coupling into optical fiber in the laser communication receiving technology in atmospheric environment is studied，and the corresponding conclusions are given.Keywords：atmospheric laser communication；atmospheric turbulence；spatial optical coupling1 概述大氣激光通信技术在融合光纤通信的成熟技术的同时，也引入了空间光高效耦合入光纤的新难题。

大气激光通信系统的研究重庆理工大学文献综述文摘：激光信息在大气中的传输是大气光学领域最活跃的研究热点之一。

由于激光本身所具有的高强度、高相干性、高单色性和高方向性等特性，从而有容量大、波束窄、速度快、保密性好和抗干扰性强等优点，因此激光成为无线光通信中最理想的载体。

本文概述了大气激光通信的基本原理和发展，介绍了大气激光通信的特点和应用。

以一种能实现计算机间通信（能传输语音和数据）的新型以太网接口大气激光通信系统为例，结合实验研究，介绍了该系统的发射机和接收机。

并针对大气无线激光通信系统，本文深入地研究了大气湍流信道中随机光强信号的检测方法，对激光束在大气湍流信道中的传输进行了仿真和建模，并对实际的大气湍流信道进行了测量。

关键词：大气激光通信光发射终端光接收终端损耗特性激光I.激光通信概述1960年激光的出现极大地促进了许多学科的发展，其中也包括通信领域激光以其良好的方向性、相干性及高亮度性等特点成为光通信的理想光源。

将激光应用于通信，掀开了现代光通信史上崭新的一页，成为当今信息传递的主力军。

激光通信是以激光光束作为信息载体的一种通信方式，和传统的电通信一样，它可分为有线激光通信和无线激光通信两种形式。

其中，有线激光通信就是近年来发展迅猛的光纤通信。

无线激光通信也可称为自由空间激光通信，它直接利用激光在大气或太空中进行信号传递，可进行语音、数据、电视、多媒体图像等信号的高速双向传递。

这是目前国际上的一大研究热点，世界上各主要技术强国正投入大量的人力物力来抢占这一领域的技术优势。

根据使用情况，无线激光通信可分为:点对点、点对多点、环形或网络状通信。

在本文中，我们主要研究的是点对点的通信。

此外，根据传输信道的不同，无线激光通信又可分为:大气激光通信、星际(深空)激光通信和水下激光通信川。

大气激光通信是自由空间激光通信的一个分支，它以近地面大气作为传输媒介，是激光出现后最先研制的一种通信方式。

大气激光通信系统主要由光源、调制器、光发射机、光接收机及附加的电信发送和接收设备等组成，只要相互进行瞄准即可进行通信。

大气传输特性对激光探测性能影响研究的开题报告
标题：大气传输特性对激光探测性能影响研究
背景与意义：
随着激光技术在气象、测量、通信等领域的广泛应用，在大气中传
输的激光探测系统性能的研究越来越重要。

大气传输特性因素复杂，导
致激光在传输过程中会受到多种影响，如大气吸收、散射、折射等。

本
研究将重点探究大气传输对激光探测系统性能的影响，并提出优化措施，以提高激光探测的精度和可靠性。

研究内容和计划：
1. 相关文献调研
本研究将综合查阅国内外相关文献，对激光在大气中的传输过程和
大气影响因素进行深入了解，制定研究方案。

2. 实验设计
本研究将选择适当的实验条件，建立激光探测系统，进行大气传输
特性对激光探测系统性能的影响实验。

实验包括大气吸收、散射、折射
等多方面内容。

3. 实验数据处理及分析
本研究将通过实验获得的数据进行处理和分析，主要包括大气传输
对激光能量衰减、信噪比、干扰噪声和抗干扰能力等方面的影响。

4. 结论总结
本研究将通过实验结果，总结大气传输特性对激光探测系统性能的
影响规律，提出相应的优化措施，以提高激光探测系统的性能指标。

结论：
本研究将通过深入探究大气传输特性对激光探测性能的影响，为优化激光探测系统提供科学依据，为激光在大气中的应用发展提供技术支持。

大气光学介质对激光通信性能的影响分析激光通信作为一种高速、高效的通信方式，正在被广泛应用于无线通信、卫星通信等领域。

然而，随着通信技术的不断发展，大气光学介质对激光通信性能的影响也越来越受到关注。

激光在大气中传播时，会受到大气光散射、吸收和折射的影响，导致光束的传输受到衰减和扩散。

首先，大气光散射会使得光束在传输过程中产生多次散射，导致光的传输路径变长，增加了传输的损耗。

特别是在大气中含有大量的尘埃、气溶胶等颗粒物质时，光散射现象就会更为显著。

其次，大气对激光的吸收也会对通信性能产生重要影响。

在大气透明窗口范围内，激光通信的传输速率和传输距离受到大气分子吸收的限制。

当光束穿过大气时，水汽、二氧化碳等分子会吸收部分能量，导致激光的强度减弱，从而降低通信速率和传输距离。

此外，大气折射对激光通信的影响也不容忽视。

大气折射会导致光束的传输路径发生偏折，从而使得激光通信中的光束对准度变差。

尤其是在大气层中存在温度和湿度等变化时，大气密度分布不均匀，从而引起大气折射率的变化，进而影响光束的传输特性。

针对以上问题，科学家和工程师们采取了一系列措施来改善激光通信的性能。

首先，对于光束传输路径中的大气光散射，可以通过提高激光的空间相干性和波束质量，减少散射现象的发生。

其次，通过选择适当的频率和波长，可以避免大气分子吸收的影响。

此外，利用自适应光学系统、大气折射补偿技术等，可以有效减小大气折射对通信性能的影响。

除了大气光学介质的影响外，激光通信还面临其他一些挑战。

例如，大气湍流现象会引起光束的波前畸变，进而导致信号传输中的相位失真和功率损耗。

此外，气象条件的突变，如大雾、雨雪等天气现象，也会对激光通信的传输质量产生重大影响。

综上所述，大气光学介质对激光通信性能具有重要影响。

充分认识和理解这些影响，采取相应的技术手段和改善措施，可以提高激光通信系统的传输速率和稳定性，拓展其应用领域。

随着科学技术的不断进步，相信激光通信将在未来更加广泛地应用于各个领域，为人们的通信带来更加便利和高效的体验。

大气激光通信技术与应用摘要:大气激光通信技术以激光光波为载波，以大气为传输介质，结合了光纤通信、微波通信两大技术优势，不仅容量大、传输速度快，而且无需铺设光纤，因而应用优势显著。

文章结合大气激光通信技术原理与特点，分别从民用、军事两方面出发，就大气激光通信技术的应用加以探讨，以供参考与借鉴。

关键词:大气激光通信技术；民用；军事；应用自20世纪60年代激光出现后，有研究者就开始将激光作为通信介质，由此催生了激光通信这项全新的技术。

随着科学技术的开展，大气激光通信技术以良好的单色性、极强的方向性、集中的光功率及其架设迅速、灵活方便、隐蔽性佳、保密性好、本钱低廉等特点，在民用、军事领域得到了广泛而深入的应用。

1大气激光通信技术的原理与特点激光通信是以激光光束为信息载体，用以传送信息的通信方式，与传统电通信相似，激光通信包括两种，即有线与无线激光通信。

前者即以光导纤维为传输媒质的光纤通信技术，如今已经开展成为高速有线信息传输之骨干技术；后者即所谓的大气激光通信技术，作为一种无线连接方式，其借助高功率二极管、激光管生成的激光作为载波，以视距内两点间的互通而设计，可实现数据、视频、语音信号的传输。

大气激光通信技术原理与无线电通信相似，由两台激光通信工具构成通信系统，为使激光通信具备全双工通信能力，各系统均具备信号调制电路、激光器与光发射天线，激光发射过程中，受调制信号途径调制电路促使激光器发光，确保承载信号的激光借助光学天线进行受控扩散光束的发射，以实现天线接受。

接收过程中，系统借助光学天线收集光信号，并会聚到光电探测器上，并将该光信号成功转换为电信号，经滤波解调成功获取原信息。

如图1所示。

大气激光通信技术具有如下特点：1〕光波频带宽，信息容量大。

由于光频比微波基频高出千倍，因而赋予该技术极高的潜在传输速率，其信息载体可传输超过10Gbps数据码率，假设能同时利用光频带宽，那么全球可同时利用一束光线加以通信。

大气光学介质对激光传输的影响研究激光技术作为一种高度聚焦的光束传输技术，在军事、通信、医疗等领域有着广泛的应用。

然而，在大气传输过程中，激光束会受到大气光学介质的影响，从而降低传输效率和质量。

因此，深入研究大气光学介质对激光传输的影响，对于提高激光传输技术的稳定性和可靠性具有重要意义。

大气光学介质主要包括大气湍流、大气吸收和大气散射。

其中，大气湍流是激光传输中最主要的影响因素之一。

湍流的存在会引起光束的弯曲、扩散和弥散，从而导致光束的能量损失和衍射效应的发生。

为了减少湍流对激光传输的影响，研究人员通常采用自适应光学技术，即通过实时监测并校正大气湍流引起的相位畸变，使激光束能够更准确地传输到目标区域。

除了大气湍流外，大气吸收也会对激光传输产生重要影响。

大气中水蒸气、雾霾等成分会吸收激光束的能量，从而导致光束的衰减和能量损失。

针对这一问题，研究人员通常采用频率调制和波长调制等技术来减少大气吸收对激光传输的影响。

此外，多光束合成技术也被广泛应用于激光通信中，通过将激光能量分成多个小光束进行传输，可以降低相邻光束间的干扰和衰减。

大气散射是另一个重要的光学现象，会对激光传输造成干扰和衰减。

大气散射可以分为弹性散射和非弹性散射两种形式。

弹性散射是指光束与大气中分子和粒子相互作用后，沿原来方向散射出去，不引起光束能量的损失。

而非弹性散射则会导致光束吸收和能量损失。

因此，精确研究大气散射的性质和机制，对于减少散射对激光传输的干扰具有重要意义。

同时，开发新型的散射补偿技术也是提高激光传输效率的关键。

除了以上介绍的大气光学介质对激光传输的影响外，大气温度、湿度、气压等气象因素也会对激光传输造成一定的影响。

高温和高湿度会导致大气中水蒸气含量增加，进而增加大气吸收和衰减；气压变化会影响大气湍流的强度和分布。

因此，准确地感知和监测大气的气象因素，对于预测和优化激光传输效果至关重要。

综上所述，大气光学介质对激光传输的影响并不容忽视。

天线振动实验报告总结
根据对天线振动实验的观察与总结，我们可以得出以下结论：
1. 实验目的：通过观察天线在电磁波作用下的振动情况，探究电磁波对天线的影响，以及天线振动与电磁波之间的关系。

2. 实验步骤：首先，我们准备了一根天线，并将其固定在一个实验装置上；然后，我们给天线连接电源，产生一定频率的电磁波；接着，我们观察和记录了天线在电磁波作用下的振动情况，并进行了多组实验，以得到可靠的数据。

3. 实验结果：通过多组实验数据的分析，我们发现天线的振动情况与电磁波的频率密切相关。

当电磁波的频率与天线的固有频率相同时，天线将会出现共振现象，振动幅度明显增大；而当电磁波的频率偏离天线的固有频率时，天线的振动幅度逐渐减小。

4. 实验结论：从实验结果可以得出结论，电磁波的频率对天线的振动情况有明显的影响，而天线的振动也会对电磁波的传播产生一定影响。

通过实验观察发现，当电磁波与天线的固有频率相同时，能够产生共振现象，增强电磁波的能量传输效果；而当电磁波的频率偏离天线的固有频率时，天线的振动幅度减小，电磁波的传输效果减弱。

5. 实验拓展：除了探究电磁波对天线的振动影响外，我们可以进一步拓展实验，研究天线参数（如长度、形状、材料等）对天线振动的影响。

这样可以更深入地理解天线振动的原理及其
在通信领域的应用。

总之，通过天线振动实验，我们探究了电磁波与天线之间的关系，发现电磁波的频率会显著影响天线的振动情况。

这些研究对于电磁学和通信工程领域具有一定的理论和实践意义。

大气信道对无线激光通信的影响的开题报告一、研究背景无线激光通信技术是指利用激光束完成无线传输信号的通信技术。

相比于传统的无线通信技术，无线激光通信技术具有更高的传输速率、更小的系统时延、更高的带宽以及更强的安全性等优点。

由于无线激光通信技术在许多领域具有广泛的应用前景，因此越来越多的研究者开始关注无线激光通信技术。

然而，在实际应用中，大气信道对无线激光通信的影响是不可避免的。

在大气中，光线会受到强烈的散射、吸收等影响，从而导致激光的失真、传输损耗的增加等问题。

因此，研究大气环境对无线激光通信技术的影响，具有重要的理论意义和实际应用价值。

二、研究内容本文将从以下几个方面进行研究：1. 大气对激光传输的影响大气对激光传输的影响是由于气体分子的散射和吸收所造成的。

因此，本文将分析大气对激光传输的影响机理，并探讨气体分子在不同条件下的散射和吸收特性。

同时，也将讨论大气条件下光束的传输特性，如激光在大气中的传输损耗、光束扩散、焦散等问题。

2. 大气条件下无线激光通信系统的特性本文将研究大气条件下无线激光通信系统的特性，包括传输距离、信噪比、位错率等性能参数的变化。

同时，也将探讨在大气条件下如何优化无线激光通信系统，提高通信质量。

3. 大气光学的研究进展本文还将介绍大气光学的研究进展，包括大气折射率的测量方法、大气光学模拟技术等，这些研究成果对于进一步研究大气条件下的无线激光通信技术具有指导和促进作用。

三、研究方法本文将采用实验与模拟相结合的研究方法，主要包括以下几种方法：1. 大气光学实验通过利用大气光学实验系统，测量大气条件下激光的传输性能，并分析大气对激光传输的影响机理，从而得到一些有价值的实验结果。

2. 数值模拟利用数值模拟方法，建立大气光学模型，对无线激光传输过程进行模拟，探讨大气对无线激光通信技术的影响规律。

3. 理论分析通过理论分析，对大气条件下无线激光通信技术的性能进行分析，提出相应的理论模型。

大气湍流对激光通信的影响及对策研究作者：孙孚等来源：《电子技术与软件工程》2015年第24期摘要分析了大气湍流对自由空间激光传输和激光通信的影响，提出了几种应对大气湍流效应的有效方法。

【关键词】大气湍流效应激光传输激光通信自由空间激光通信依靠激光在大气中的无线传输实现信息的传递。

自由空间的大气信道是随机多变的，它对激光传输的影响主要表现为两个方面，即大气衰减效应和大气湍流效应。

大气衰减效应是指因大气对激光的散射与吸收作用而导致的激光能量衰减；而大气湍流效应则是指大气的折射率因大气的湍流运动而发生随机起伏，进而导致激光的相位及强度在空间和时间上都呈现为随机起伏的变化。

大气衰减效应对自由空间激光通信的影响一般来说是比较容易解决的。

而大气湍流效应则不然，由于它的强度和发生几率都是随机的，因而它对自由空间激光通信的影响很大而且难以克服，所以必须予以高度重视。

1 大气湍流对激光传输的影响对于实际的大气而言，由于它始终处于随机的湍流运动状态之中，因此它的折射率也始终随空间和时间无规则地变化着。

而折射率的这种无规则变化将使在大气中传输的激光参量随机而变，进而严重影响光束的质量。

其表现为：光束弯曲漂移、光强闪烁、光束展宽等，这些影响被统称为大气的湍流效应。

1.1 光强闪烁大气折射率随机细小的变化将引起光束截面内强度的随机变化，简称光强闪烁。

事实上，当光束穿过大气湍流漩涡时，折射率的随机起伏将引起光波的波前畸变，致使接收端的相位随机改变。

当激光束的直径R大于湍流直径r时，光束内就将会包含多个湍流漩涡，而每个湍流漩涡又各自对激光光束形成独立的衍射和散射，从而导致光束截面内强度在空间和时间上的随面起伏，忽强忽弱，这就是所谓的光强闪烁。

1.2 光束弯曲与漂移大气中传输的激光束，当其直径R小于湍流漩涡的直径r时，激光束便被包含在这个湍流漩涡内，此时湍流的影响主要是使光束的整体产生随机偏折。

体现在接收端，就是在接收端面上，光束的中心将围绕某个统计平均位置随机快速地跳动，此即光束漂移，在数值上可以用漂移量来表示。

大气光学传输特性对激光通信系统的影响评估激光通信系统是一种将激光光束作为信息载体进行传输的通信技术。

在这个系统中，光束通过大气传输，因此大气光学传输特性直接影响着激光通信的性能和可靠性。

本文将从大气湍流、大气吸收和散射以及大气折射等角度，评估大气光学传输特性对激光通信系统的影响。

1. 大气湍流对激光通信系统的影响大气湍流是指大气中存在的不规则流动现象，其引起的折射率变化会导致激光光束的波前畸变。

这种波前畸变会使得光束聚焦失真，导致激光通信系统的接收机无法准确接收到光信号。

因此，大气湍流对激光通信系统的影响主要表现为信号传输强度的衰减和码误差率的增加。

为了应对这一问题，研究人员提出了自适应光学技术，通过实时监测大气湍流的变化，并根据其引起的波前畸变情况，对激光波前进行实时调整，从而提高激光通信系统的性能。

2. 大气吸收和散射对激光通信系统的影响大气中的分子和颗粒会吸收和散射激光光束，这些现象使得激光能量逐渐减弱。

大气吸收主要发生在可见光和紫外光波段，而大气散射则对可见光、红外光和近红外光都有影响。

这种吸收和散射会导致激光通信系统的信号强度衰减，使得信号传输距离受限。

为了克服这一问题，可以选择合适的激光波长，避免大气吸收和散射较强的波段，或者采用光放大器等增强信号强度的方法。

3. 大气折射对激光通信系统的影响大气折射是指光线在不同介质之间传播时因密度变化而导致的偏折现象。

大气折射使得光束发生弯曲，并导致光束在传输过程中发生漂移。

这种漂移会使得接收机无法精确接收到发送的光信号，从而影响激光通信系统的可靠性和传输质量。

为了解决这一问题，需要对大气折射进行精确建模，并在设计系统时考虑折射引起的光束漂移。

总结而言，大气湍流、吸收和散射以及折射是三个主要影响激光通信系统性能的大气光学传输特性。

针对这些问题，研究人员提出了各种技术手段来提高激光通信的可靠性和性能。

例如，采用自适应光学技术来补偿大气湍流引起的波前畸变，选择合适的激光波长以避免大气吸收和散射影响，以及精确建模和补偿大气折射引起的光束漂移等。

大气激光通信技术与应用探析摘要：大气激光通信是一种将激光以光的形式传输的新技术，它既具有光纤通信的特点，又具有微波通信的特点，能够在不使用光纤的情况下，将大量的激光光波传输出去，具有十分明显的优势。

在此基础上，深入研究其在军用和民用方面的应用，为其在其它方面的应用提供参考依据。

关键词：大气激光通信技术；民用；军事；应用引言：目前，激光通信主要依靠光纤来实现，光纤通信网络具有稳定性强、传输效率高等优点，但也存在着一定的缺点，比如光纤设备的安装需要花费大量的时间和能力，在某些复杂地形中的安装难度系数很大。

随着科学技术的迅速发展，人们已经可以在空气中进行激光通信，它具有传输效率高，传输方向稳定，易于架设，成本低，防窃听等优点，因而在民用和军事领域得到了广泛的应用。

一、大气激光通信的原理激光通讯的载体以激光光束为主，能起到互相传递信息的功能。

与传统的通信模式不同，激光通信可以被划分为无线激光通信和有线激光通信。

第一种方法，也就是所谓的大气激光通信，它的载体是由激光管与大功率二极管构成的，在一定距离内，两个不同的坐标之间，可以进行信息交换，也可以进行视频与语音通话。

第二种是以光纤为传输介质，目前已具备了极高的传输速度。

第一种是一种与无线通讯相似的技术，它由两个单独的激光通讯装置组成，可以实现全方位的通讯，同时还可以进行电路调试，并将天线发射出去。

在发送部分，由仪器对信号进行调制，然后驱动激光，产生光波，这样就能使信号源通过一个光学天线，接收到从天线发射出来的光波。

成功地接收是利用光学天线将光的信号集中起来，然后传送到光电探测器上，将光能转换成电能信号，再经过滤波和解调，就可以获得原来的信息数据。

二、大气激光通信的特点激光的传播方向是稳定的，并且有很好的单色性，很高的频率，很高的亮度。

采用激光光束作为传输载体的大气激光通信技术具有如下明显优势：（一）频带宽，容量大通信信号具有极高的传输效率和极高的通信带宽，其性能甚至超越了光纤通信，可达或超过10Gbit/s，能够满足消防救灾、军事和军事演练等领域对网络带宽的要求。

文章编号　10042924X (2002)0520493204影响激光大气通信距离的诸因素分析徐晓静,元秀华,黄德修(华中科技大学光电子工程系,湖北武汉430074)摘要:激光大气通信技术由于具有宽带大容量、低成本、无需频率许可等优点,近几年来作为一种新的宽带无线接入方式受到人们的广泛关注。

激光大气通信距离受多种因素的制约,通常仅数公里。

本文在建立激光大气通信系统数学模型的基础上,分析了激光束发散角、大气衰减、激光发射功率以及探测器灵敏度对通信距离的影响,结果显示较窄的光束发散角、较高的探测器灵敏度有利于通信距离的延长,而通过提高激光发射功率来延长通信距离的办法不可取,从而为系统设计提供参考依据。

关　键　词:激光大气通信;通信距离;损耗中图分类号:TN929.1 文献标识码:A1　引　言 随着半导体激光器和光电探测器件的日益完善以及光通信技术的发展,激光大气通信技术在沉默十余年之后又悄然复兴[1]。

由于它结合了光纤通信以及微波等传统无线通信的优势,具有宽带高速、低成本、安装方便快捷、通信安全保密、无需频率许可等优点,因而成为一种新兴的宽带无线接入方式受到人们的广泛关注。

它能有效解决接入网的瓶颈问题,现阶段具有广阔的市场前景[2]。

激光大气通信距离受到很多因素的制约,如激光束发散角、大气衰减、激光发射功率以及探测器灵敏度等,本文通过建立激光大气通信系统数学模型,具体分析了这些因素对通信距离的影响,从而为激光大气通信系统的设计提供参考依据。

2　激光大气通信系统数学模型激光大气通信系统主要由光源及调制电路、发射光学系统、接收光学系统、探测器及解调电路等部分组成。

由于光信号通过自由空间传输,因而存在较大的传输损耗,故系统必须采用大功率激光器作为光源。

半导体激光器由于体积小、重量轻、电光转换效率高、寿命长、易于调制等优点而成为激光大气通信光源的首选。

但是半导体激光器的光束发散角较大,且光斑为椭圆形,因而通常需由光学系统对其进行准直和整形,压缩发散角。

大气折射率对天空激光通信信号传输的影响分析激光通信作为一种高速、高带宽的通信技术，在现代通信领域具有重要的应用前景。

然而，天空激光通信信号传输受到大气折射率的影响，这种影响对信号传输的可靠性和稳定性有着重要的影响。

本文将探讨大气折射率对天空激光通信信号传输的影响，并提出相应的应对措施。

首先，大气折射率是指光线经过大气层时由于大气密度变化而发生的折射现象。

大气折射率会导致激光通信信号的传输路径发生偏折，从而使信号的到达点与预期目标点产生偏差。

这种偏差会导致信号传输的距离变短，信号强度变弱，进而降低通信的可靠性和稳定性。

其次，大气折射率的变化与大气层中的温度、压强、湿度等因素密切相关。

在不同的气象条件下，大气折射率会发生明显的变化。

特别是在大气层中存在温度逆转层的情况下，大气折射率会出现不连续的跃变，进一步增加了激光通信信号传输的不确定性。

此外，大气折射率的影响还在于其对激光信号的传播速度和传播方向的影响。

由于大气折射率的变化，激光信号的传播速度会发生相应的变化，这可能导致信号的传播时间差和相位差，进而影响信号的重叠和叠加，在接收端产生干扰。

同时，大气折射率的变化还会导致激光信号的传播方向发生偏转，增加了信号传输路径的不确定性。

针对大气折射率对天空激光通信信号传输的影响，可采取以下措施来弥补和减小其负面影响：第一，利用大气折射率的监测数据，建立大气折射率模型。

通过收集、监测并分析大气折射率的变化趋势和规律，可以建立一定的数学模型，用于预测和校正信号传输路径偏差等因素，提高信号传输的准确性和稳定性。

第二，优化光学系统设计和参数选择。

针对大气折射率的变化，可以调整天空激光通信系统中的发射器和接收器的参数，以及光纤和透镜等光学元件的设计和配置。

通过合理的设计和参数选择，可以提高激光信号的传输效率和稳定性。

第三，采用自适应光学技术。

自适应光学技术是一种基于实时测量和反馈控制的技术，能够对大气折射率的变化进行实时响应和校正。

大气折射率对通信系统性能的影响评估随着科技的快速发展，通信系统的使用已经渗透到我们生活的方方面面。

无论是日常的手机通话还是远距离的视频会议，都离不开通信系统的支持。

然而，尽管通信技术日新月异，但大气折射率对通信系统性能的影响仍然是一个不容忽视的问题。

本文将从大气折射率的概念、影响因素以及对通信系统性能的评估进行探讨。

大气折射率是指光线在空气中传播时因气体分子散射与折射所引起的变化。

它受到多种因素的影响，包括湿度、温度、大气压力和空气质量等。

这些因素的变化会导致大气折射率的波动，进而对光信号的传播造成一定的影响。

首先，湿度是影响大气折射率的重要因素之一。

湿度越高，空气中的水分子浓度就越大，这会导致光线在传播过程中与水分子的相互作用增加。

高湿度条件下，湿气的折射率比干气高，这会导致光线的传播路径发生偏折，从而影响通信信号的传输质量。

其次，温度的变化也会对大气折射率产生显著影响。

温度升高会导致空气密度减小，而大气折射率与空气密度正相关。

因此，在高温条件下，大气折射率较低，光线的传播路径相对直线，通信信号的传输损耗也相对较小。

此外，大气压力和空气质量也会对大气折射率产生一定影响。

大气压力越高，空气密度越大，大气折射率也会增加。

而空气质量的好坏取决于大气中的悬浮颗粒和气体成分的含量，这些物质会对光线的传播造成散射和吸收，从而影响通信系统的传输质量。

针对大气折射率对通信系统性能的影响，为了更准确地评估其影响程度，通信工程师和研究人员需要进行相关的实验和模拟。

他们可以通过设置不同的环境条件，并使用精密仪器对光信号进行测量和分析，以了解大气折射率的变化对通信质量的具体影响。

同时，他们还可以运用数学模型和计算方法，对大气折射率和通信性能之间的关系进行建模和预测，从而指导通信系统的设计和优化。

总结来说，大气折射率对通信系统性能有着不可忽视的影响。

湿度、温度、大气压力和空气质量等因素的变化会导致折射率的波动，进而影响通信信号的传播质量。

1.引言激光技术作为一种广泛应用于各个领域的先进技术，在大气层中的研究也日益受到关注。

大气层中的激光研究旨在探索激光在大气层中的传输、相互作用和应用，为气象学、环境科学、通信、导航以及国防等领域提供重要的支持。

2.激光在大气层中的传输特性激光在大气层中的传输特性是大气层中激光研究的基础。

大气层对激光的传输有很大的影响，主要表现在散射、吸收和折射等方面。

散射是指激光与大气中的气溶胶或气体分子发生碰撞后改变方向的现象。

大气层中的气溶胶和水汽会使激光的传输路径发生弯曲和分散，从而影响激光的传输距离和精度。

此外，大气层中的水汽和二氧化碳等气体分子对激光有一定的吸收作用，进一步减弱了激光的强度。

折射是指激光在大气层中传播时由于介质的折射率变化而改变方向。

大气层中的折射现象也会对激光的传输路径和精度产生影响。

3.激光与大气层的相互作用激光与大气层的相互作用是大气层中激光研究的核心内容之一。

激光通过与大气层中的气溶胶、云雾、水汽等相互作用，可以实现大气层的探测和监测。

例如，激光雷达可以利用激光与大气中的气溶胶散射的特性，对大气中的颗粒物浓度、大小和成分进行监测。

此外，激光还可以利用其与大气中的气体分子相互作用的特性，进行大气成分的测量。

通过激光与大气层的相互作用，可以获取大气层中温度、湿度、压力等重要参数的信息，为气象学和环境科学的研究提供数据支持。

4.激光在大气层中的应用激光在大气层中的应用具有广泛的前景。

首先，激光通信是当前研究的热点之一。

传统的电磁波通信在大气层中受到电离层和大气湍流等因素的限制，导致信号的传输距离和质量都受到很大的影响。

而激光通信利用激光的高方向性、低发散度和高传输速率等特点，可以在大气层中实现高速、远距离的通信。

其次，激光雷达在大气层中的应用也十分广泛。

激光雷达可以通过激光与大气中的散射物相互作用，实现对大气中的颗粒物、云雾、水汽等的探测和监测。

此外，激光在大气层中还可以用于大气污染监测、天气预报、气候研究等方面。