煤烟凝聚粒子的光散射特性研究

离散偶极子近似方法(Discrete Dipole Approximation,DDA)是研究粒子散射特性的重要理论方法之一.利用该方法研究了煤烟凝聚粒子的散射问题,讨论了分形煤烟凝聚粒子的散射强度随凝聚粒子的形状、结构、相对折射率及入射波波长变化的情况.结果表明:煤烟凝聚粒子的光散射特性与其形状有着非常密切的关系;对于一个给定的形状不变的煤烟凝聚粒子,它的散射强度的大小随着入射波波长的不同而发生变化;另外组成煤烟凝聚粒子的基本粒子的个数也会影响煤烟凝聚粒子的散射强度,组成煤烟凝聚粒子的基本粒子的半径比入射波的波长小得越多,煤烟凝聚粒子的散射强度就减小得越快.

煤烟凝聚粒子对紫外光散射信道的影响研究

针对具有不同粒子数量的煤烟气溶胶,使用团簇-团簇凝聚(CCA)模型形成4球、16球凝聚模型,并结合单个气溶胶粒子的吸湿性以及凝聚粒子的分形理论,生成了包覆水层的凝聚粒子模型。利用离散偶极子近似(DDA)方法仿真分析包覆水层的煤烟气溶胶的散射特性,仿真结果表明,相对湿度的增大对回转半径≤40 nm的凝聚粒子的消光因子、散射因子和吸收因子的影响最大。使用无线紫外光单次散射脉冲响应模型分析了凝聚粒子以及相对湿度对紫外光脉冲响应和路径损耗的影响,仿真结果表明,凝聚粒子和相对湿度对紫外光的通信影响集中在半径较小(r0≤40 nm)的单体粒子上。当单体粒子半径一定时,组成凝聚体的粒子数量越大或者凝聚粒子相对湿度越大,脉冲响应就越大,路径损耗越小,紫外光接收端信号越好。

煤烟凝聚粒子对量子卫星通信性能的影响

为了研究煤烟凝聚粒子对量子卫星通信性能的影响,根据煤烟凝聚粒子等效模型对粒子消光特性进行分析,结合粒子质量浓度转换公式建立传输距离、粒子数浓度与链路衰减、振幅阻尼信道容量、纠缠保真度和信道误码率之间的关系并进行仿真。仿真结果表明,当传输距离为2 km时,煤烟凝聚粒子数浓度从2.22×10^12 m^-3增加到1.11×10^13 m^-3,链路衰减从0.40 dB增加到2.47 dB,振幅阻尼信道容量和纠缠保真度均有不同程度的下降,信道误码率从0.0056增加到0.0067。由此可见,煤烟凝聚粒子对量子卫星通信的性能有显著影响。因此,为了在实际信息传输过程中提高系统可靠性,应对量子通信系统的各项参数进行适当的调整,以适应煤烟环境对量子卫星通信产生的不同程度的影响。