1.06μm激光对流层折射修正研究

大气折射率的非均匀分布导致了激光在实际大气传输时其传输路径偏离直线而发生折射,使得激光武器系统在制导和精确打击时其瞄准和打击精度下降.本文针对1.06μm激光在对流层大气传输时的折射修正,提出了简化球面大气分层模型的平面分层模型,平面分层模型将弯曲的球面层看成曲率为无穷大的和水平面平行的大气分层结构.比较了球面分层模型和平面分层模型的仰角误差随传输高度和起始仰角的变化.仿真结果表明:对流层内光束传输起始仰角大于20°时,两种模型的仰角折射修正之差≤1″,采用平面分层模型代替球面分层模型在激光制导和瞄准实时折射修正时能简化运算量.

蒸发波导伪折射率模型特性

蒸发波导模型是用于获得海洋上近地层大气折射率或修正折射率廓线的典型方法,利用近几年海上试验采集获得的实测海上大气修正折射率剖面数据对由我国学者提出并在国内广泛使用的伪折射率模型的特性进行了分析,所得的结论对伪折射率模型的理解以及修正等方面具有一定的指导意义。

冲击载荷下K9玻璃的光学特性

K9玻璃常作为冲击载荷下失效波(破坏波)萌生机制和脆性材料动态断裂特性的研究对象,而当作为冲击窗口材料时,由于冲击压力范围限制,其光学特性研究常被忽略。通过平板撞击实验,结合激光多普勒测速系统(DPS:Doppler Pin System,激光波长为1 550nm),获得了冲击波传播过程中不同光学测试界面运动的速度历史。通过分析原始干涉信号和界面速度剖面的时间对应关系,获得了K9玻璃保持冲击透明性及弹性响应的压力范围。研究结果表明,当冲击压力低于8GPa时,K9玻璃能保持良好的光学透明性,其动态折射率随密度的变化呈典型线性关系。

超高真空磁控溅射Co/Si多层膜的X射线衍射分析

采用X射线衍射分析表征了磁控溅射方法制备的Co／Si周期多层膜，由带折射修正的布喇格衍射定律导出多层膜周期厚度，对两组折射修正公式的计算结果进行对比，讨论了平均折射车修正值为负的原因，并应用薄膜光学理论分析小角X射线衍射谱中出现的一系列现象。

1.2 km标准基线环境参数自动测量系统研制

为提高野外测量折射率补偿实时性,研制了1.2 km标准基线环境参数测量系统,该系统采用一种硬件分组和软件并行采集方案,将系统传感器数据采集的正确率提高到98%以上,82个传感器完整循环采集一次的时间小于7 s。计算出传感器7 s采样间隔温度变化量,分析评估折射率补偿结果,为野外标准基线测量提供科学的视角,量化寻找基线理想的测量时段,使延时温差小于0.05℃,高精度测距仪基线测量时的折射率修正误差控制在5×10^-8内。

大气波导环境下的射线追踪算法

为了形象地模拟电磁波在大气波导环境下的传播路径,以及获得射线传播过程中的各项参数,介绍了两种常用的射线追踪模式:传统积分模式与泰勒级数近似模式,并根据两种模式的优缺点分别将它们应用于高、低仰角的射线传播,形成一种混合算法并给出了详细的程序流程。此算法在计算复杂波导环境下的射线轨迹方面具有实用性强、准确度高的特点。通过对典型波导剖面、实测大气剖面以及大气水平不均匀剖面的仿真结果分析,充分验证了此算法的有效性。

蒸发波导A模型在我国海区的适应性研究

蒸发波导是海洋大气中一种常见的自然现象,受其影响,电磁波的传播轨迹会显著改变。利用近几年采集的我国海区的实测修正折射率剖面和气象水文数据,得出了A模型在我国海区的适用性结论。所得结果对波导模型的修正和蒸发波导条件下雷达最大探测距离的预测具有一定的指导意义。

冬季南海北部近岸蒸发波导环境分析

利用南海近岸冬季1月份铁塔气象梯度数据和海面皮层温度数据,对我国南海近岸蒸发波导环境及其影响参数进行了分析.结果表明:整个冬季南海北部近岸蒸发波导环境是变化的,不低于10m蒸发波导平均发生概率为85%以上,平均折射率梯度为-1.7Munits/m,同时日变化特征明显,中午前后发生概率较高为95%以上,平均折射率梯度为-2.0 M units/m,深夜发生概率较小80%左右,折射率梯度为-1.5Munits/m.南海北部近岸风向转换是影响整个冬季蒸发波导环境变化的主要原因.该分析为定量诊断和预报我国南海近岸蒸发波导环境提供依据.

PJ蒸发波导模型在沿海岸应用的分析研究

PJ蒸发波导模型根据气象数据和海表温度预测蒸发波导高度及其修正折射率的垂直分布,目前对该模型预测可靠性的验证多数使用开阔海洋的气象数据,而较少使用沿海岸的气象数据。在介绍了PJ蒸发波导模型基本理论方法的基础上,利用实测的沿海岸气象数据和海上微波超视距传播实验中的传播损失观测值分析了PJ蒸发波导模型在沿海岸的适用性。结果表明,PJ蒸发波导模型使用沿海岸表面层气象数据计算出的波导高度高于实测波导高度,当实际的波导高度很低时,模型计算出的波导高度与实测高度相差很大,并且模型对海表温度的测量误差很敏感。

基于动态光电瞄准的2m激光干涉比长仪研究

激光干涉比长仪是用激光波长直接检定线纹尺的工作基准类仪器,可将几何量值直接溯源到国际推荐的激光波长。为减小测量误差,满足测长精度,研究了新的激光干涉比长仪装置。该装置主体结构采用花岗岩石,利用空气静压导轨技术、高精度光电显微镜瞄准技术和空气折射率准实时修正技术等,有效提高了测量精度。

分析矩形光波导损耗的简易方法

利用有效折射率和修正的有效折射率方法对矩形光波导的损耗作了简单有效的分析 。

黄渤海及东海北部海域等效蒸发波导特征参量计算方案研究

针对黄渤海及东海北部海域等效蒸发波导特征参量计算方案相关研究匮乏的问题,利用船测气象数据对现有计算方案的适用性进行分析验证。通过引入希尔伯特黄变换进行降噪处理,并采用均方根误差及皮尔逊相关系数进行方案结果比对。同时,考虑到今后波导数据采集的实际情况,对有无“海表面”的数据条件也分别进行了分析。研究结果表明:受气象传感器精度影响带来的探空数据测量误差可以通过希尔伯特黄变换有效地滤除;无论是否引入“海表面”数据,在试验海域,等效蒸发波导的特征参量计算方案使用效果最好的均为Steeneveld等提出的计算方法(方案3),这为日后的研究工作提供了有效的参考。

蒸发波导中的电磁场分布研究

基于不稳定层结、中性层结、稳定层结的修正折射率剖面,利用抛物型方程的Fourier split-step算法得到了不同大气层结条件下中的空间场分布。以中性层结条件为例,基于电波传输损耗分析了蒸发波导中的雷达探测性能。

基于外点法的海上蒸发波导反演研究

在海上蒸发波导反演研究中,传统的遗传算法存在反演速度慢,早熟收敛的现象。在GPS散射信号反演海上蒸发波导的背景下,基于双参数蒸发波导模型,运用一种约束最优化方法——外点法(外部惩罚函数法)进行目标函数搜索,从而进行蒸发波导反演。实验的目的是为了验证算法的优越性,所以不考虑接收机的灵敏度等问题。因此,假定波导高度真值,由此得出的功率矢量看作实测的GPS散射信号功率,同时,在一定波导高度范围内逐一进行搜索,搜索到的每一个高度值对应的功率矢量即为仿真的GPS散射信号功率,根据目标函数,分别与实测值进行比较,最接近的一组功率矢量对应的波导高度即为反演得到的最优值。实验结果显示出外点法相对于蚁群算法,反演速度快,迭代次数少,计算结果精度较高。

蒸发波导环境监测与诊断系统设计

为了实时获取海气分界层气象水文参数,计算修正折射率指数廓线从而现场评估蒸发波导对海上电磁波的传播影响,设计了蒸发波导环境监测与诊断系统。该系统基于ZigBee技术进行多传感器组网,可以测量不同高度层的温度、湿度、气压参数,采用自适应卡尔曼滤波算法解算测量终端姿态,通过计算快速获取蒸发波导高度、强度参数,具有实时性强、测量范围广等优势。实验结果表明,一般海况下该系统可以满足测量要求,为蒸发波导环境实时监测与诊断提供了新的硬件方法。

等效蒸发波导特征量最佳计算方案研究

针对现有等效蒸发波导特征量计算方案在我国海域适用性不足的问题,满足蒸发波导模型检验的需要,本文使用我国沿海实测探空数据,通过误差、标准差的比较,研究了J.F.Howell、S.P.Oncley以及G.J.Steeneveld等学者提出的3种计算方案在不同海域、不同季节的适用性。海域适用性结果表明:南海海域等效蒸发波导特征量的最佳计算方案为G.J.Steeneveld等的方案,而东海海域的最佳计算方案为S.P.Oncley等的方案;季节适用性结果表明,G.J.Steeneveld等的方案在春季的拟合效果最好,S.P.Oncley等的方案在夏、冬两季的拟合效果最好,为后续研究提供了理论基础。

高精度80m大长度激光比长装置的研制

介绍了中国计量科学研究院研制的80m大长度激光比长装置,该装置由81m导轨、无阿贝误差测长系统、折射率实时修正系统等多个部分构成,填补了我国大长度标准的空白。装置测量不确定度为U=0.07μm+0.07×10-6L(k=2),关键指标处于国际先进水平。

光子晶体光纤长周期光栅的特性

将修正的矢量等效折射率模型和耦合模理论相结合,系统地研究了光子晶体光纤长周期光栅(PCFLPG)的特性。验证了光子晶体光纤长周期光栅的双谐振峰特性;定量地研究了光子晶体光纤结构参数如空气孔间距、相对孔径比和光栅参数如光栅周期、光栅长度、折射率调制深度和光栅啁啾量对光栅谐振峰强度和谐振波长的影响。研究结果为光子晶体光纤长周期光栅在光纤通信、光纤传感等方面的应用提供了理论依据。