基于米氏散射模型的蓝绿激光在海水中传输衰减特性的研究

论文摘要

本文以蓝绿激光对潜通信为背景,以米氏散射为模型,研究蓝绿激光在海水中传输时的衰减特性。海水中成分复杂,有不同颗粒大小的悬浮颗粒,无机盐等会造成不同程度的光学散射。海水中单位体积存在的悬浮颗粒粒子数,以及悬浮颗粒粒径大小都会对激光传输造成不同程度的散射衰减。而在一般海水的散射影响计算中,大多给以经验估计的常数为散射系数。对海水中引起米氏散射的悬浮粒的粒子粒径都以与光波长相比拟的方式定性描述,描述不精确。导致在求解实际海水的散射系数不准确。针对以上问题,本文以粒子实际粒径与蓝绿激光的波长相比构建相对粒子尺寸,对米氏散射模型的相关系数进行计算,得出了散射角余弦值的平均值、消光因子、吸收因子、前向散射因子、后向散射因子、后向散射因子与前向散射因子的比值随相对粒子尺寸变化的规律。量化计算了532 nm蓝绿激光在海水中传输时,引起米氏散射的散射陆源悬浮粒子的粒径范围。陆源悬浮粒子占主要成分的海水中复折射率为1.34+2.34×10-4i,随着悬浮粒子粒径增加米氏散射在散射中的影响程度变强。通过米氏散射的特性,即前后向散射的强度不同使得发生米氏散射时,散射角余弦值的平均值会增大。根据米氏散射明显时散射角余弦值的平均值趋向于0.9的特点,判断产生米氏散射的起始粒子粒径约为508 nm。通过分析米氏散射后向散射因子随相对粒子尺寸增加出现急剧增加并且振荡的位置,判断米氏散射模型在此相对粒子尺寸时适用度低。此时悬浮粒子粒径大小约为2010 nm。此计算可为其他激光波长在海水中传输时,针对不同复折射率的水体,确定水体中的粒子成分、粒径范围提供方法。利用特定的海域单位体积的陆源悬浮粒子质量数据,比较了悬浮粒子粒径和单位体积粒子数对消光系数的影响。得出了在上述条件下引起米氏散射最强的粒径约为1200 nm。计算了藻类悬浮粒子占主要成分的水体对米氏散射的影响,相对比陆源粒子主导的悬浮粒子水体,得出水体的复折射率虚部的米氏散射计算很重要,当虚部较大时,主要影响米氏散射引起的吸收因子。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 安博

导师: 于思源

关键词: 蓝绿激光传输,悬浮粒子,米氏散射,蒙特卡罗

来源: 哈尔滨工业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅱ辑

专业: 海洋学,武器工业与军事技术,船舶工业

单位: 哈尔滨工业大学

分类号: U674.76;P756.6

DOI: 10.27061/d.cnki.ghgdu.2019.002434

总页数: 68

文件大小: 2599K

下载量: 205

相关论文文献

• [1].基于米氏散射理论的粒度测试算法研究[J]. 国外电子测量技术 2009(11)
• [2].基于米氏散射理论的水中悬浮颗粒物散射特性计算[J]. 激光与光电子学进展 2015(01)
• [3].全自动激光粒度仪的研制[J]. 微计算机信息 2008(19)
• [4].具有米氏散射特征塑料的光学参数的仿真拟合方法[J]. 上海塑料 2018(02)
• [5].柴油蒸发喷雾液相贯穿距的量化分析[J]. 汽车工程 2017(03)
• [6].光镊模型的矢量衍射矩阵化方法与应用研究[J]. 长春理工大学学报(自然科学版) 2017(05)
• [7].基于米氏散射及场致形变类聚合物的散斑消除装置[J]. 现代化工 2011(S1)
• [8].水滴粒径散射测量中的快速反演方法研究[J]. 光学学报 2011(07)
• [9].不同信道环境的激光水下传输仿真[J]. 兵器装备工程学报 2016(12)
• [10].1.064μm脉冲激光在雾中传输的蒙特卡洛模拟[J]. 红外 2014(09)
• [11].大气信道对沿海激光通信的影响分析[J]. 飞行器测控学报 2012(04)
• [12].基于蒙特卡罗法的激光引信云雾回波信号研究[J]. 航空兵器 2008(03)
• [13].脉冲宽度对云雾回波的影响研究[J]. 光子学报 2012(12)
• [14].云粒子探测器研究[J]. 中国激光 2009(01)
• [15].近距云雾回波蒙特卡罗模拟与实验测量[J]. 强激光与粒子束 2012(12)
• [16].水下高光谱衰减测量的不确定度分析[J]. 光学学报 2015(04)
• [17].天基红外云层背景的仿真研究[J]. 计算机与数字工程 2014(04)
• [18].基于米氏散射理论的太阳光散射偏振特性[J]. 中国激光 2010(12)
• [19].基于成像的极化浊度计设计与实验验证[J]. 中国激光 2018(05)
• [20].硫酸铵·硫酸钠复盐体系吸湿性质的光镊研究[J]. 光谱学与光谱分析 2016(S1)
• [21].一种基于圆偏光的偏振去雾成像优化方法[J]. 红外与激光工程 2019(11)
• [22].不同天气对紫外光非视距传输的影响[J]. 通信对抗 2011(03)
• [23].雾环境下非视距大气散射传输特性研究[J]. 光学学报 2013(09)
• [24].1.06μm激光大气散射模型研究[J]. 光电技术应用 2009(02)
• [25].舰船尾流气泡层散射相位函数及其后向散射信号特性分析[J]. 光学学报 2008(10)
• [26].基于多元分析的水下气泡幕激光后向探测[J]. 红外与激光工程 2008(S3)
• [27].含水量及相关散射对气凝胶辐射传热的影响[J]. 材料工程 2014(02)
• [28].常用光纤材料基底中CdSe,CdS和CdTe量子点的光谱吸收截面和散射截面[J]. 浙江工业大学学报 2013(01)
• [29].大气粒子散射特性及其对空间偏振分布的影响[J]. 光学学报 2011(07)
• [30].便携式光电式浊度仪的设计[J]. 电脑知识与技术 2019(24)

标签：蓝绿激光传输论文;  悬浮粒子论文;  米氏散射论文;  蒙特卡罗论文;