星载激光测高仪海面回波的仿真与分析

星载激光测高仪发射的1 064 nm波长激光被波动海洋表面反射,系统接收的时间波形与瞬时海面波浪分布相关。而海面波浪又直接受海面风速影响,因此可以通过观测激光测高仪回波变化监测不同风速下海态变化。本文依据激光雷达方程,利用蒙特卡洛法模拟不同风速下的海面波浪分布,通过光线追击建立海面回波波形仿真器;以地球科学激光测高系统(geo-science laser altimeter system,GLAS)参数为输入,仿真得到不同风速下的海面回波:发现当海面风速在3~10 m/s之间时,回波呈单峰高斯波形,与GLAS发布的实际回波相符;且回波脉宽,以及有效能量反射率(即有效回波能量与发射能量之比)与实测参数误差小于10%。进一步分析可知,回波特征参数与海面风速之间存在显著关联,为利用激光测高仪大规模精确反演海洋表面风速奠定了基础。     

潜艇激光通信的数值模拟

通过数值模拟,研究了潜艇海洋激光通信在风速一定和潜艇深度一定时的特点。模拟结果显示,潜艇深度对激光通信影响较大,风速对激光通信影响不大。     

激光光斑面积对多光子电离离子产量的影响

研究了在激光脉冲能量和激光脉冲宽度一定时激光光斑面积对多光子电离离子产量的影响。得到了离子产量最高的条件即最佳探测条件 ,同时还讨论了激光光斑面积对探测中常用的多光子电离的离子产量影响的程度。结果表明 ,激光光斑面积对离子产量的影响与光强指数在 1附近变化快慢有关 ,光强指数变化越快 ,激光光斑面积对离子产量的影响越大     

激光光斑面积对多光子电离离子产量的影响

研究了在激光脉冲能量和激光脉冲宽度一定时激光光斑面积对多光子电离离子产量的影响。得到了离子产量最高的条件即最佳探测条件，同时还讨论了激光光斑面积对探测中常用的多光子电离的离子产量影响的程度。结果表明，激光光斑面积对离子产量的影响与光强指数在l附近变化快慢有关，光强指数变化越快，激光光斑面积对离子产量的影响越大。     

海面波浪对空气中声源激发的浅海声场的影响

耦合简正波方法被用于计算存在海面波浪时空中声源激发的浅海声场特性.该耦合方法采用波束位移射线简正波理论与水平分段耦合处理方法.声场计算时选取Pekeris型浅海模型,声源频率选为100 Hz,高度为100 m,水下接收器深度为30 m,声源与接受器距离在5 km内.计算表明:5 m/s风速下风浪对接收到的平均声压和均方声压影响较小;10 m/s风速下风浪将使接收到的平均声压下降约5 dB,而接收到的均方声压则增加约1 dB.     

激光损伤过程中导带电子产生机理

价带电子跃迁至导带形成自由电子,长激光脉冲作用时,自由电子吸收能量并传给晶格,使材料温度升高;短激光脉冲作用时,自由电子发生碰撞离化,使导带中电子数目急剧上升,当材料达到一定温度或自由电子达到临界浓度时便发生损伤.随着激光技术的发展,人们不断的完善导带电子的产生机理,以达到计算值与实验结果相一致;激光脉冲越短,越多的光-电子相互作用机制会影响导带电子的产生,雪崩离化、多光子离化、导带电子衰减及导带电子能量分布等相互耦合,导带自由电子的产生过程非常复杂.文中综述了激光损伤过程中导带电子产生的机理模型,并提出了应用于亚皮秒及飞秒激光脉冲的耦合多速率方程.     

超快激光切割金属材料中快速相变的数值模拟

采用二维双温度模型对多脉冲激光照射金薄板的相变传热情况进行研究，通过等效比热容方法确定固液界面的位置并研究了激光参数对传热过程的影响。结果表明，当激光垂直照射金薄板时，表面整体温度不断上升，而在脉冲间隔时间内略有下降，但温度的峰值相比激光作用的中心有延迟。随着激光的移动，激光照射点处的温度会出现一个峰值，之后会回落。激光作用时间内热影响区的横向变化比纵向大，移动光源向内部的热传递占主要作用，脉冲间隔时间内，热影响区的纵向变化比横向大，金薄板内部导热占主要作用。随着激光的照射，熔化状态横向不断增加的同时，熔化的深度也在不断增加。提高入射脉冲激光能量，会导致熔化的时间提前且熔化深度增加。     

风速对海上观光塔喷泉的影响试验与分析

介绍了海上观光塔喷泉的试验内容与方法,阐述了风速对喷泉效果的影响,分析了测试结果,指出海面风速在3m/s及以下时,对喷泉各层水型的影响较小,偏差均小于25%;海面风速大于4m/s时,对1、2、3、4层的喷泉水型影响较大,对5、6层的喷泉水型影响较小。     

锥形飞秒强激光等离子体中Compton散射的能量转换

应用相对论性电子与多光子集团非弹性碰撞模型和经典相对论电动力学理论,分析、计算了锥形飞秒强激光等离子体中多光子非线性Compton散射的能量转换.发现等离子体中的耦合激光场会引起能量转换效率的振荡,而静电场会降低能量转换效率.当高能电子与光子发生双光子非线性Compton散射时,电子能获得最大的能量转换效率.     

不同参数下大功率量子阱激光器的大信号调制特性

本文对大功率量子阱激光器的大信号调制特性进行了参数分析。首先对量子阱激光器的传输带宽进行了对比。在不同宽度的光限制层的条件下,光限制层越窄,传输带宽越宽。其次分析了随着调制深度的变化对激光功率的影响,调制深度越小时,激光峰值不断变小。当温度升高时,对应的光子密度降低。偏置信号减小时,光子密度减小。在同频率下比较了脉冲和正弦调制信号的输出波形,输出波形相似。最后分析了啁啾效应。多量子阱激光器比单量子阱激光器中的啁啾更小。     

GIS中局部放电光信号传播特性仿真研究

为了探究传播距离、结构、接收角度、部件等因素对气体绝缘组合电器(GIS)局部放电光信号传播特性的影响规律,根据实际GIS结构尺寸,建立仿真模型。研究了不同距离、不同GIS结构、不同放电源位置以及存在带通气孔绝缘子的条件下,光学传感器接收光子数和光通量的变化规律。结果表明:传感器接收的总光子数和最大光通量随着光信号传播距离的增加而减小;传播距离相同时,L型结构中传感器接收的光子数和光通量约为直线型结构的55%,T型结构约为直线型结构的35%;放电源位于导杆四周不同位置时,传感器正对放电源时检测到的总光子数和最大光通量最大,其他角度下检测结果相似,放电源位于外壳四周时,传感器检测到的光信号相差不大;光信号通过带通气孔的盆式绝缘子时,相同距离下传感器接收的光子数仅为不存在绝缘子时的14%,光信号明显减弱。     

油井激光射孔可行性实验研究及防砂机理分析

针对常规射孔技术在应用时存在严重的污染和出砂问题,进行了激光射孔技术可行性实验研究。通过室内物理实验,研究了激光能量对岩石烧灼量的影响。水深及不同介质对激光能量衰减的影响。结果表明:采用高能激光进行射孔是可行的。高能激光能烧灼岩石,形成较深的孔眼。介质及水深都会影响激光能量的衰减。介质深度是影响岩石烧灼质量损失的主要因素。在足够深度处,介质对岩石烧灼质量损失的影响可以忽略不计。激光具有融结岩石的作用,从根本上解决油井出砂问题。该研究对指导激光射孔的现场应用具有一定意义。     

二维激光海面漫反射能量分布特性

针对激光点对点通信方式的不足,根据实战需要提出了利用海面作为激光漫反射媒介进行组网通信的设想,并且采用前后向迭代的数值方法结合格林函数谱加速算法对激光海面漫反射通信的能量分布特性进行了研究.通过仿真计算和实验验证,得出了二维激光海面双站散射系数,并对激光光束入射海面后的散射场进行了分析.结果表明:入射激光束经过粗糙海面散射后,能量大部分集中在前向散射区域上,而后向散射强度很弱,并且在散射场的边缘处能量迅速衰减,说明激光海面漫反射组网通信方法是可行的.     

量子密钥分发系统中增益开关半导体激光器的时间抖动分析

.针对量子密钥分发系统中用于产生微弱激光脉冲的增益开关半导体激光器存在时间抖动较大的问题,首先建立了单光子探测的概率分布与光脉冲的能量分布的对应关系,采用速率方程和数值计算方法研究了时间抖动对增大单光子丢失概率的直接作用以及随激光器偏置电流变化的关系,并从降低时间抖动和减少单光子丢失概率的角度给出了合适的偏置条件.     

一种临床智能经皮激光心肌血运重建的方法

该发明公开了一种临床智能经皮激光心肌血运重建的方法。使用该发明能够整体优化经皮激光心肌血运重建过程中打孔位置、数量、深度、孔径以及能量,具有在满足缺血心肌灌注情况下,心肌打孔数目最少,均匀分布,且对激光打孔周围心肌热损伤最小的效果。该发明首先确定心肌组织的缺血区域及所需要的总血流量范围,然后对心肌组织的缺血区域进行网格划分,然后针对每一个网格,计算激光孔道的打孔位置、数量、激光能量、打孔时间、激光孔道的深度和孔径,并给出了优化方法。     

激光技术对光电效应实验规律的影响

用弱光作光源时所得到的光电效应实验规律是不完善的,用激光作为光电效应实验中的光源时,得到的结果证明电子不但可以同时吸收到两个光子的能量,还可以只从光子中吸收一部分能量.     

三光子PET成像的Monte Carlo模拟与解析几何重建

为验证利用正负电子对三光子湮灭事件进行PET(positron emission tomography)成像的原理,对正电子释放,正负电子对三光子湮灭,γ光子的输运和接收等物理过程用Geant4程序进行了Monte Carlo模拟。根据动量守恒和能量守恒定律,提出由3个γ光子的位置和能量直接计算湮灭位置的解析几何重建算法。进一步研究了探测器能量分辨率对重建图像分辨率的影响。结果表明:具有理想位置分辨能力的探测器对662keV的γ光子能量分辨率为16%时,重建图像断层内分辨率为1.6 mm,轴向分辨率为0.16 mm。     

穿透性太阳辐射在一维混合层模式中对混合层深度的影响

用单e指数形式的描述太阳辐射穿透性短波辐射的经验公式,代入Kraus-Turner发展的平均意义下一维时变混合层物理模型,得到考虑穿透性太阳辐射时混合层深度的控制方程.通过两组数值试验,与未考虑穿透性太阳辐射的混合层深度计算方法进行比较,研究了穿透性太阳辐射在不同海面热状况和不同风速下对混合层深度的影响.     

双色线性激光场中电子与氦原子的散射研究

应用玻恩近似理论,在一种特殊的散射模式(双色线性激光场的极化方向在电子的入射方向和出射方向所确定的平面内,并且极化方向与电子的入射方向有ψ0=38°的夹角)下,利用静电屏蔽的Yukawa势,计算了双色线性激光场中氦原子被电子散射的微分散射截面。从计算结果中可以看出,光子能量、激光强度以及交换光子数的不同对微分散射截面的变化趋势都有较大影响。     

星载激光对潜通信的多径效应研究

利用半解析蒙特卡罗方法计算光子在地球大气和海水中传输的多径时间扩展效应,大气和海水信道的散射相位函数采用修正Henyey-Greenstein函数,根据标准大气数据对散射和衰减系数进行加权处理.结果表明:光脉冲在地球大气和海水中传输时的多径时间扩展与卫星高度、水下深度及大气和海水的散射强度有关;水下接收信号的平均多径时间扩展可达33.4～34.9 μs,最大时间扩展可达160μs;星载激光对潜通信下行链路的多径时间扩展效应不能由大气和海水各自的多径时间扩展效应和表示.