基于Mie散射的CO2激光大气传输特性测量

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1、第3卷第4期中国光学与应用光学V01．3NO．42010年8月ChineseJournalofOpticsandAppliedOpticsAug．2010文章编号1674—2915(2010)04'0353一10基于Mie散射的CO2激光大气传输特性测量张合勇，王挺峰，邵俊峰，赵帅，郭劲(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，激光与物质相互作用国家重点实验室，吉林长春130033)摘要：为了更准确地计算大气透过率，在Mie散射理论基础上，分析了雷达系统设计中需考虑的大气透过率的经验计算公式，指出了该经验公式的不足。考虑大气分析软件MODTRAN自身的优点，采用

2、经验公式和软件计算相结合的方式计算大气透过率，给出了MODTRAN计算结果的修正表达式。在该理论指导下，进行了c0激光大气传输实验。由于没有考虑大气湍流，理论计算和实验结果存在一定偏差，但不影响本文方法的实用性。实验测量显示，激光器出口处光斑能量抖动比为6．18％，而在50m和1km处能量抖动比分别为8．3％和50．2％，表明随着传输距离增加，能量抖动比增大。除掉激光器本身输出能量抖动外，在50m和1km处由大气传输造成的能量抖动比分别为2．12％和44．02％。实验结果提示，水平传输1km时能量抖动已相当剧烈，所以对更远距离的激光传输，自适应光学补偿显得尤为重

3、要。关键词：大气传输；Mie散射；MODTRAN软件；CO激光；能量抖动比中图分类号：TN249；P407．5文献标识码：AMeasurementofCO2laseratmospherictransmissionpropertybasedonMiescatteringZHANGHe·yong，WANGTing—feng，SHAOJun—feng，ZHAOShuai，GUOJin(StateKeyLaboratoryofLaserInteractionwithMatter，ChangchunInstituteofOptics，FineMechanicsandPhy

4、sics，ChineseAcademyofSciences，Changchun130033，China)Abstract：Inordertocalculatetheatmospherictransmittancemorecorrectly，theempiricalexpressionofat—mospheretransmittancewhichshouldbeconsideredinthedesignoflidarsystemsbasedonMietheorywasan—alyzedinthispaper，andthedisadvantageoftheempir

5、icalexpressionwasdemonstrated．InconsiderationofthemeritsboththeempiricalexpressionandMODTRANsoftware，theywerecombinedtocalculatetheatmos—pherictransmittance．Asaresult，amodifiedtransmittanceexpressionwasachieved．Theatmospherictrans-mittaneeexperimentsofCO2laserwerecompletedudderthethe

6、oryabove．Theactualresultsandthetheoryhavesomedifferenceswithoutconsideringtheatmosphereturbulence，butthereisnoimpactonthepractica一收稿日期：2010-03—12；修订日期：2010-06—13基金项目：中国科学院院长优秀奖获得者科研专项启动资金354中国光学与应用光学第3卷bilityofthetheory．Theexperimentalresultsshowthattheenergydriftratioofthelaseris6．1

7、8％attheout—putwindow，and8．3％and50．2％atthedistancesof50mand1000m，respectively，whichmeanstheraft-OSincreasewiththeenlargementofdistance．Themainreasonofthedriftistheatmospherictransmissionac—cordingtotheexperimentalenvironments．ExcludingthedriftratiosattheoutputwindowoftheCO2laser，theen

8、ergydriftrat