雾天环境中激光传输的衰减特性研究

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。

532nm激光在雨中的传输特性研究王治晶;单宁;侯学华【摘要】降雨会对激光光束产生严重衰减,使得激光到达作用目标时的能量不足以致盲.关于激光在雨中的衰减特性已经在红外波段进行了深入的研究,但是在可见光范围的波段研究还比较缺乏.本文基于米式散射理论,研究532nm绿激光光束在降雨条件的衰减模型,分析其在不同降雨条件下的传输特性,并通过实验验证分析其正确性.通过理论分析与实验结果的对比得到:532nm绿激光在小雨中的衰减大于大雨天气,这样的结果表明在小雨天气中雨滴数目大于大雨天气,激光粒子多重散射效应在小雨中更为明显.这为建立532nm绿激光不同降雨类型下的修正模型提供了理论和现实依据.【期刊名称】《工业设计》【年(卷),期】2015(000)008【总页数】2页(P72-73)【关键词】降雨;激光衰减;米式散射【作者】王治晶;单宁;侯学华【作者单位】武警工程大学研究生14队,陕西西安,710086;武警工程大学装备工程学院,陕西西安,710086;武警工程大学军事基础学院,陕西西安,710086【正文语种】中文激光具有相干性好、亮度高、能量集中的特性[1]，越来越受到科学家们的广泛关注，尤其是在军事领域和医学领域。

目前，激光在军事上的应用主要有：激光致盲、激光制导以及激光通信；但是，激光在不同环境下都会有一定的衰减，会造成任务的失败。

激光在近地大气条件下的传输主要受降雨、雾、霾以及空气中的气溶胶粒子的吸收和散射作用的影响，导致系统性能下降。

关于红外波段激光近地大气条件下的传输特性已有大量研究，而在可见光波段研究较为缺乏。

在非致命激光致盲多采用的是532nm绿激光作为激励源，所以，研究532nm绿激光在降雨条件下的衰减特性可以为非致命激光致盲武器的改进提供一定的理论依据。

降雨是一种普遍的自然现象，激光光束在雨中传输过程极其复杂，包括雨滴对激光光束的吸收、散射和折射现象。

但是对于532nm激光光束，雨滴对激光传输的影响主要是散射作用，这个作用是根据雨滴谱的分布来确定的，所以本文主要采用Weibull分布作为雨滴谱分布来分析研究532nm激光在降雨条件中的衰减特性。

激光在宇宙中的衰减率
激光，作为一种高能、高度聚焦的光束，被广泛应用于各个领域。

然而，在宇宙中，激光的衰减率却是一个备受关注的问题。

在这个浩瀚的宇宙中，光在传播过程中会受到各种因素的影响，导致激光的强度逐渐减弱。

宇宙中的尘埃是激光衰减的主要原因之一。

尘埃粒子的存在会导致光束的散射和吸收。

当激光穿过宇宙中的尘埃云层时，光束会与尘埃粒子碰撞，部分光能被吸收，部分光能被散射到其他方向。

这种散射和吸收作用会逐渐削弱激光的强度，使其无法达到远距离传输的要求。

宇宙中的气体也会对激光的衰减产生影响。

宇宙中存在着大量的气体分子，尤其是在星际空间中。

当激光穿过这些气体分子时，光束会与分子发生碰撞，导致光能的损失。

特别是在高能激光的作用下，气体分子会吸收光能并发生激发，从而使激光的强度减弱。

因此，在宇宙中传输激光时，需要考虑到与气体分子的相互作用。

宇宙中的引力场也会对激光的传播产生影响。

根据广义相对论的理论，质量会弯曲时空，光束在经过质量较大的天体附近时会发生偏折。

这种引力场的影响会使激光的传播路径发生变化，从而使其衰减。

激光在宇宙中的衰减率受到多种因素的影响。

尘埃、气体和引力场
的存在使得激光在传播过程中逐渐减弱。

为了解决这个问题，科学家们正在不断研究和探索新的技术和方法，以提高激光在宇宙中的传输效率。

希望在不久的将来，人类能够克服这些困难，实现更远距离的激光传输，为宇宙探索和通讯领域带来更多的可能性。

激光在雨中传输的衰减特性分析及实验研究夏云芝; 邓贤君; 唐潇; 敖珺; 马春波【期刊名称】《《南华大学学报（自然科学版）》》【年(卷),期】2019(033)005【总页数】6页(P54-59)【关键词】激光传输; 降雨衰减; 大气信道; M-P模型【作者】夏云芝; 邓贤君; 唐潇; 敖珺; 马春波【作者单位】南华大学电气工程学院湖南衡阳421001; 南华大学机械工程学院湖南衡阳421001; 桂林电子科技大学信息与通信学院广西桂林541001【正文语种】中文【中图分类】TN240 引言激光在大气中的传输对研究大气介质的光学特性具有十分重要的意义。

大气衰减效应是激光大气传输的重要影响因素之一，这主要是由于大气气体分子以及气溶胶粒子的吸收、散射作用造成的[1]。

当前很多学者都针对激光在大气中的传输特性进行了分析和研究，但是由于研究角度和侧重点的不同，并且缺乏本地实测数据，在实际应用中仍存在较大困难。

降雨是自然界普遍的天气现象，它会对激光传输产生严重的衰减。

目前国内外对于估算激光大气的衰减特性的已存在常用的经验模型[2]，并取得了一定的研究成果，如ITU-R提出的衰减计算模型，以及L-P，M-P模型等，国内也有学者对广州地区的雨滴尺寸分布进行了大量的实验研究得出了当地适用的分布模型。

这些模型虽然较为接近的估算到相应天气条件下的大气衰减系数，在实际应用中，不同的地区的大气衰减特性仍存在较大差异。

本文以现有的常用经验模型为基础，分析了激光在雨的天气条件下的衰减特性，并从桂林本地的天气情况出发，得出了一系列实测结果，通过分析得出适宜桂林本地雨的天气条件下激光大气传输衰减的估算方法。

1 雨的衰减预测模型降雨是大自然最常见的自然现象之一，它是由于地球表面水蒸气蒸发遇冷后变成小水滴，经碰撞后形成的[1]。

由于雨分子分布的随机性，激光在降雨天气条件下通信时，会受到较大的影响[2]。

目前，已有经验模型对激光在雨信道的传输衰减进行预测，也有很多学者对雨滴尺度分布进行了研究，得出了雨滴的尺度分布模型。

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。

激光在宇宙中的衰减率在宇宙的无垠黑暗中，激光穿行着，如同一束光明的使者。

然而，激光在宇宙中并非完全不受影响，而是会经历一定的衰减过程。

这种衰减率的变化对于激光的传输距离和信号质量有着重要的影响。

我们来看看激光在宇宙中的主要衰减因素之一——散射。

当激光经过宇宙空间中的尘埃、气体或其他微小颗粒时，会发生散射现象。

这些微小颗粒会将激光的能量分散到不同的方向，使得激光逐渐变弱。

散射过程中，激光的波长对其衰减率有着直接的影响。

波长较长的激光在宇宙中的传播距离更远，因为它们相对于微小颗粒来说具有更好的穿透能力。

还有一个重要的衰减因素是吸收。

宇宙空间中存在各种各样的物质，其中一些物质对激光具有吸收作用。

当激光穿过这些物质时，它们会吸收激光的能量，使得激光逐渐减弱。

不同物质对激光的吸收率也存在差异，这取决于激光的波长以及物质的性质。

除了散射和吸收外，激光在宇宙中还会经历衍射的影响。

衍射是指当激光通过一个小孔或者绕过一个障碍物时，光波会发生弯曲和分散的现象。

这种现象会使激光的能量分散到周围空间中，导致激光的强度减弱。

激光在宇宙中的衰减率受到多种因素的影响，包括散射、吸收和衍射等。

这些因素使得激光在传播过程中逐渐减弱，限制了激光的传输距离和信号质量。

为了克服这些衰减效应，科学家们不断探索新的技术和方法，以提高激光的传输效率和质量，使其在宇宙探测、通信和导航等领域发挥更大的作用。

尽管激光在宇宙中会经历衰减过程，但它仍然是一种非常重要的工具和技术。

激光的独特属性使其在科学研究、工业生产和医疗诊断等领域具有广泛的应用前景。

无论是在地球上还是在宇宙中，激光都以其强大的能量和精确的特性展现着无限的可能性。

不同波段激光的衰减系数“不同波段激光的衰减系数”引言：激光技术在现代科学和工业中具有广泛的应用。

激光的属性取决于其波长和衰减系数。

不同波段的激光在不同环境中的衰减程度不同。

本文将探讨不同波段激光的衰减系数以及与其相关的原因和应用。

第一部分：什么是衰减系数？衰减系数是衡量激光在光传输过程中能量损失的一个指标。

衰减系数衡量了光在通过介质时的衰减速率。

它与波长、材料特性以及环境条件有关。

有时也称为光吸收系数或光衰减系数。

衰减系数可以通过不同的实验和模型来确定。

第二部分：不同波段激光的衰减系数不同波段的激光在穿过空气、水、玻璃等介质时会经历不同程度的衰减。

以下是几个常见波段的激光的衰减系数：1. 红外激光：红外激光在太空和大气中的衰减系数相对较小。

这使得红外激光在远距离通信、激光雷达以及航天和军事应用中有着潜在的优势。

2. 可见光激光：可见光激光是人眼能够感知的波长范围，其衰减系数通常随着波长的增加而增加。

在空气中，蓝色光的衰减系数相对较大，这也是为什么蓝天看起来比红色或绿色的天空更暗的原因之一。

3. 紫外激光：紫外激光的衰减系数较大，特别是在玻璃和水中。

这使得紫外激光在荧光光谱分析、光刻技术和材料加工等领域中有着广泛的应用。

第三部分：衰减系数的影响因素衰减系数的大小受到多种因素的影响。

以下是一些主要因素：1. 材料特性：介质的吸收率和散射率会影响激光的传播。

不同材料对不同波段的激光的吸收程度不同，从而改变了衰减系数。

2. 波长：不同波长的光在介质中的相互作用方式不同，导致衰减系数的差异。

3. 环境条件：温度、湿度和气压等环境因素也会影响激光的衰减系数。

例如，激光在湿度较高的环境下会被水分吸收，从而导致衰减。

第四部分：应用和意义了解不同波段激光的衰减系数对于激光技术的应用和设备设计至关重要。

1. 光通信：衰减系数的了解可以帮助确定激光信号在光纤中的传输距离和质量。

2. 激光雷达：不同波段的激光在雷达系统中的衰减系数决定了其有效探测范围和分辨率。