杨云涛,龚艳春,冷 坤,谭 哲,武文远

(陆军工程大学基础部,江苏 南京 211101)

1 引 言

大气对激光测距、激光通信、激光雷达、激光武器等应用会造成诸多影响。这些影响包括:大气气体分子、大气中悬浮的气溶胶粒子以及各种降水粒子(如:霾、云、雾、雨、雪、沙尘、烟尘等)对光波的散射和吸收引起的衰减效应；大气温度、气压和湿度等随机起伏造成的大气折射率随机波动,导致光束强度的起伏、光束的扩展和漂移等大气湍流效应；高能激光大气传输时产生的非线性效应(如热晕和气体击穿效应)。大气对激光传输的影响不仅会造成激光能量的衰减,还会引起激光光强的起伏,时间、空间相干性下降,从而导致激光器的效能降低,甚至无法正常工作[1]。

目前,人们已经对陆地大气环境中的激光传输特性进行了大量的研究,提出了不少理论模型与数值计算模型、试验经验模型等,但对于海洋大气环境激光传输模型的研究较少[2],模型中考虑的影响因素通常只有单个或少数,无法全面分析各种大气光学效应对激光传输特性的影响,如气溶胶的指数衰减模型[3]、大气湍流的光强起伏模型[4-5]、光斑漂移模型[6-7]等。为了弄清激光在大气中的传输特性,学者们提出了许多的激光传输模型,根据适用条件大致分为三个方面:大气衰减、大气湍流、大气热晕。大气衰减研究混合介质中的光传播问题,即对辐射传输方程求解,将光强作为求解对象；大气湍流研究湍流介质中的光传播问题,即对波传播方程求解,将光场作为求解对象；……