吴方平，章 曦，杨 军，苗仁德，马书云，刘翠翠

(解放军理工大学理学院物理教研中心，江苏 南京211101)

1 引言

在水下无线光通信中，激光脉冲是目前通信信号的主要形式［1］。海洋激光雷达模型的建立是一件非常困难的工作，几乎不可能用解析法来完整地描述海洋激光雷达的返回信号;通过实验方法获取所有的数据也是不现实的，因为实验费用极其昂贵，而且在实验室条件下，由各种参数(如海水衰减系数、目标反射率等)测得的结果也受实验条件的制约［2］。实践证明［3－4］，Monte Carlo方法能够得到与实验方法极为吻合的结果。Monte Carlo方法是在对光子随机运动轨迹计算的基础上“利用相位函数、单次散射率和总衰减系数”并通过随机数选取散射位置和散射角度来构成光子轨迹模拟光在浑浊介质中传播的整个物理过程［5］。

目前对于海洋激光通信的研究大多集中在下行激光，即机载或卫星携带激光雷达对潜艇的探测问题，而关于上行激光的传输，即潜艇与海面或空中接收雷达的通信研究文献较少。本文在现有文献［6－7］对上行激光的传输研究的基础上，进一步分析了上行激光通信中接收光子数目和空间分布与目标深度和海面风速的关系，以及接收光子相对能量的径向分布情况。

2 上行激光海洋信道光传输的蒙特卡罗模拟

上行激光的蒙特卡罗模拟包括潜艇发射光子束，光子束与水体的相互作用(吸收与散射)，光束出水共三个步骤。

2．1 发射光子束

在蒙特卡罗方法的源抽样处引入了高斯分布抽样模型，使发出光子的统计特性满足高斯光束的特性［8］。……