一种影响激光在大气湍流中传输特性的方法技术

本发明专利技术公开了一种影响激光在大气湍流中传输特性的方法，在基台上固定安装激光传输链路和阵列相干声波发生链路，激光传输链路完成激光的发射接收；阵列相干声波发生链路完成阵列相干声波的产生，并作用于大气湍流模拟装置产生的大气湍流；激光传输链路包括顺次排列的激光器、准直镜、大气湍流模拟装置、光斑分析仪、电脑，光斑分析仪信号连接电脑；阵列相干声波发生链路包括顺次排列的信号发生器、功率放大器、阵列相干声源，阵列相干声源的声波传输方向与激光传输链路垂直；信号发生器电性连接功率放大器，功率放大器电性连接阵列相干声源；在可见光频段随着阵列相干声源声波频率的不同，激光束通过声波扰动后实现大气湍流的不同的传输特性。同的传输特性。同的传输特性。

【技术实现步骤摘要】
一种影响激光在大气湍流中传输特性的方法


[0001]本专利技术涉及无线激光
，具体为一种影响激光在大气湍流中传输特性的方法。

技术介绍

[0002]光作为人类信息传递和信息获取的重要手段之一，针对光波在大气湍流中的传播理论和应用技术研究，在各个国家国防、军事航天及民用领域都具有显著的学术价值和广泛的应用背景。且由于激光准直性好，结构简单，抗干扰能力强等特点，各种各样的激光通信系统诸如星载、机载激光对地通信系统，或者激光探测系统诸如激光制导，激光跟踪，激光雷达，激光测速测距，激光瞄准警告，激光遥感和测绘等等，它们都以不同作用分别应用在空间、空中和地面目标探测、识别和监视中，和我国航天、航空、国防和民用地空链路上光信息传输国家重大战略密切相关。
[0003]然而，地空链路光信息传输过程中，不可避免的受到大气湍流环境的影响，例如接收光斑发生闪烁和漂移现象：一方面闪烁现象导致了能量的损耗，使接收处的信噪比降低，有时甚至低于接收门限；另一方面漂移现象会使光斑部分或全部漂移到接收器孔径外，从而引起接收错误。再例如，对于直接接收方法且以信号大小为判据的激光雷达，大气湍流以闪烁(信号幅度起伏)的形式会干扰激光雷达的正常工作，但由于大气闪烁的影响，可能判断成无目标，这就造成了漏报错误。另外，在遥感工程中，常常用反射波来反演目标的物理特征，但是由于大气湍流的存在，大气折射率会发生微小的起伏，当激光穿
[0004]过其中时，光场强度起伏，相位扰动，光束会产生展宽和漂移，同样会造成很大的反演误差。这些由大气湍流所引起的效应会削弱光束质量，极大地限制了自由空间光通信系统、激光雷达系统、激光测距系统等系统的性能。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种阵列相干声源装置，解决现有技术中没有相关设备主动影响大气信道从而改善激光在大气湍流中的传输特性的问题。声波是一种机械波，在传播过程中会引起空气分子的振动，使附近的空气分子产生规律的疏密变化，从而影响局部大气密度，造成对大气参数的扰动，使大气折射率在一定程度上发生改变。两列相干声波相遇会产生干涉叠加现象，产生稳定、持久、可控的大气声压分布，进而可以得到稳定、持久、可控的大气折射率起伏分布。因此采用阵列相干声源可达到主动影响大气湍流，来达到影响大气湍流效应。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种影响激光在大气湍流中传输特性的方法，在基台上固定安装激光传输链路和阵列相干声波发生链路，激光传输链路完成激光的发射接收；阵列相干声波发生链路完成阵列相干声波的产生，并作用于大气湍流模拟装置产生的大气湍流；
[0007]激光传输链路包括顺次排列的激光器、准直镜、大气湍流模拟装置、光斑分析仪、
电脑，光斑分析仪信号连接电脑；
[0008]阵列相干声波发生链路包括顺次排列的信号发生器、功率放大器、阵列相干声源，阵列相干声源的声波传输方向与激光传输链路垂直；信号发生器电性连接功率放大器，功率放大器电性连接阵列相干声源；
[0009]所述方法包括如下步骤：
[0010]步骤1：开启激光器，发射高斯光束发送到准直镜；
[0011]步骤2：准直镜使得高斯光束准直扩束，得到准直光束；
[0012]步骤3：准直光束经过大气湍流模拟装置入射到光斑分析仪；
[0013]步骤4：光斑分析仪将光学信号转换为模拟电流信号，经过放大和模数转换，实现图像和数据的获取、存储、传输、处理，再通过终端中的BeamGage软件将信息直接传输到电脑；
[0014]步骤5：开启大气湍流模拟装置，设置模拟大气湍流强度；
[0015]步骤6：重复步骤4；
[0016]步骤7：开启信号发生器，信号发生器生成固定频率信号传输至功率放大器；
[0017]步骤8：开启功率放大器，功率放大器将信号放大后传输至阵列相干声源，阵列相干声源工作产生阵列相干声波；
[0018]步骤9：重复步骤4；
[0019]步骤10：改变信号发生器生成信号频率，重复步骤4；
[0020]在可见光频段随着阵列相干声源声波频率的不同，激光束通过声波扰动后实现大气湍流的不同的传输特性。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
[0022]本专利技术通过测试对比阵列相干声波影响局部大气湍流后的激光传输特性进行检测。检测了不同声源频率下，激光通过声波扰动局部大气湍流后的传输特性变化情况，解决现有技术中没有相关设备研究主动改善大气信道从而影响激光传输特性，在可见光频段随着阵列相干声源声波频率的不同，激光束通过声波扰动大气湍流后的传输特性不同。本专利技术对抑制激光在大气中传输湍流效应提供了思路和帮助。
附图说明
[0023]图1是本专利技术激光通过阵列相干声波扰动局部大气湍流传输的结构示意图；
[0024]图2是本专利技术三组不同激光传输特性的对比图；
[0025]图3是本专利技术的大气湍流模拟装置结构图。
[0026]图中，1.基台，2.激光器，3.准直镜，4.大气湍流模拟装置，5.光斑分析仪，6.电脑，7.信号发生器，8.功率放大器，9.阵列相干声源、11.透光口，12.冷却层，13.温度传感器,14.温控器14，15.加热管，16.加热层。
具体实施方式
[0027]下面将结合本专利技术实施例中的本专利技术附图，对本专利技术实施例中的本专利技术技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获
得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0028]如图1
‑
3所示，本专利技术提供一种技术方案：一种影响激光在大气湍流中传输特性的方法包括如下步骤：
[0029]步骤1：开启激光器2，发射高斯光束发送到准直镜3；
[0030]步骤2：准直镜3使得高斯光束准直扩束，得到准直光束；
[0031]步骤3：准直光束经过大气湍流模拟装置4入射到光斑分析仪5；
[0032]步骤4：光斑分析仪5将光学信号转换为模拟电流信号，经过放大和模数转换，实现图像和数据的获取、存储、传输、处理，再通过终端中的BeamGage软件将信息直接传输到电脑6。
[0033]步骤5：开启大气湍流模拟装置4，设置模拟大气湍流强度。
[0034]步骤6：重复步骤4；
[0035]步骤7：开启信号发生器7，信号发生器7生成固定频率信号传输至功率放大器8；
[0036]步骤8：开启功率放大器8，功率放大器8将信号放大后传输至阵列相干声源9，阵列相干声源9工作产生阵列相干声波；
[0037]步骤9：重复步骤4；
[0038]上述步骤中：激光器2为远明激光的LSR532NL型号；大气湍流模拟装置4(如图3所示，基于流动相似性原理设计，尺寸：长1m、宽0.5m、高0.5m，可模拟温度差范围：0
‑
50℃，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种影响激光在大气湍流中传输特性的方法，其特征在于，在基台(1)上固定安装激光传输链路和阵列相干声波发生链路，激光传输链路完成激光的发射接收；阵列相干声波发生链路完成阵列相干声波的产生，并作用于大气湍流模拟装置(4)产生的大气湍流；激光传输链路包括顺次排列的激光器(2)、准直镜(3)、大气湍流模拟装置(4)、光斑分析仪(5)、电脑(6)，光斑分析仪(5)信号连接电脑(6)；阵列相干声波发生链路包括顺次排列的信号发生器(7)、功率放大器(8)、阵列相干声源(9)，阵列相干声源(9)的声波传输方向与激光传输链路垂直；信号发生器(7)电性连接功率放大器(8)，功率放大器(8)电性连接阵列相干声源(9)；所述方法包括如下步骤：步骤1：开启激光器(2)，发射高斯光束发送到准直镜(3)；步骤2：准直镜(3)使得高斯光束准直扩束...

【专利技术属性】
技术研发人员：王明军，李勇俊，余文辉，成群，王婉柔，屠思凯，席建霞，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：