3.8μm和1.55μm激光辐射在雾中传输特性的数值计算

张泽宇; 谢小平; 段弢; 温钰; 汪伟

doi:10.3788/IRLA201645.S104007

3.8μm和1.55μm激光辐射在雾中传输特性的数值计算

doi: 10.3788/IRLA201645.S104007

张泽宇^1,2,
谢小平¹,
段弢¹,
温钰³,
汪伟¹

1.
中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室,陕西西安 710119;
2.
中国科学院大学,北京 100049;
3.
西安通信学院,陕西西安 710106

基金项目:

国家自然基金(61231012);中国科学院创新基金(CXJJ-14-M09)

详细信息

作者简介:
张泽宇(1989-),男,硕士生,主要从事空间光通信系统的大气信道方面的研究。Email:zhangzeyu@opt.ac.cn

中图分类号: TN929

Numerical calculation of 3.8 μm and 1.55 μm laser radiation transmission characteristic under foggy condition

1.
State Key Laboratory of Transient Optics and Photonics,Xi'an Institute of Optics and Precision Mechanics,Chinese Academy of Sciences,Xi'an 710119,China;
2.
University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China;
3.
Xi'an Communication College,Xi'an 710106,China

摘要: 雾是影响自由空间光通信性能的不可避免的天气因素,选择合适的激光波长可以有效的降低其影响。文中针对薄雾、雾、霾三种大气能见度,在不同传播距离条件下,计算分析了均处于大气吸收窗口的中红外波长3.8m和近红外波长1.55m的传输特性。利用Monte Carlo方法对大量光子沿水平方向的传播特性进行数值模拟,俄罗斯轮盘赌法判定光子是否湮灭。计算不同接收面半径和相对光强的关系,不同大气能见度和不同传输距离下光子的透过率。结果表明3.8m波长相对于1.55m波长,在同样的接收面半径下光强更集中,同样的传播距离下光子透过率更高,更不易受大气能见度的影响,所以3.8m波长比1.55m更适合在雾中进行水平链路的自由空间光通信。
- 自由空间光通信 /
- 大气散射 /
- 中红外 /
- Monte Carlo方法 /
- 俄罗斯轮盘赌法
Abstract: Fog is an inevitable weather factor affecting the performance of free space optical communication. Selecting the appropriate laser wavelength can effectively reduce the influence. Three atmospheric visibility of mist, fog, haze were considered in this paper. The transmission characteristic of mid-wave IR wavelength at 3.8 m was compared with the traditional near-infrared wavelength at 1.55 m that both belong to atmospheric transmission windows. Using Monte Carlo method, the propagation of a large number of photons along the horizontal direction was numerically simulated. Relationship between the relative light intensity and different receiving surface radius, photon transmittance under different transmission distance and different atmospheric visibility were worked out. The result reveals that the mid-wave IR wavelength at 3.8 m, the light intensity is more concentrated under the same radius of receiving surface, and photon transmission is higher under the same propagation distance and less affected by atmospheric visibility. The wavelength at 3.8 m is more suitable for horizontal link of free space optical communication in the fog than 1.55 m.
- free space optical communication /
- atmospheric scattering /
- mid-wave IR wavelength /
- Monte Carlo method /
- Russian Roulette method

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3.8μm和1.55μm激光辐射在雾中传输特性的数值计算

doi: 10.3788/IRLA201645.S104007

作者简介:
张泽宇(1989-),男,硕士生,主要从事空间光通信系统的大气信道方面的研究。Email:zhangzeyu@opt.ac.cn

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3.8μm和1.55μm激光辐射在雾中传输特性的数值计算

doi: 10.3788/IRLA201645.S104007

1. 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室,陕西西安 710119;

2. 中国科学院大学,北京 100049;

3. 西安通信学院,陕西西安 710106

作者简介:
张泽宇(1989-),男,硕士生,主要从事空间光通信系统的大气信道方面的研究。Email:zhangzeyu@opt.ac.cn

English Abstract

Numerical calculation of 3.8 μm and 1.55 μm laser radiation transmission characteristic under foggy condition

1. State Key Laboratory of Transient Optics and Photonics,Xi'an Institute of Optics and Precision Mechanics,Chinese Academy of Sciences,Xi'an 710119,China;

2. University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China;

3. Xi'an Communication College,Xi'an 710106,China

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doi: 10.3788/IRLA201645.S104007

作者简介: 张泽宇(1989-),男,硕士生,主要从事空间光通信系统的大气信道方面的研究。Email:zhangzeyu@opt.ac.cn

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3.8μm和1.55μm激光辐射在雾中传输特性的数值计算

doi: 10.3788/IRLA201645.S104007

1. 中国科学院西安光学精密机械研究所 瞬态光学与光子技术国家重点实验室,陕西 西安 710119; 2. 中国科学院大学,北京 100049; 3. 西安通信学院,陕西 西安 710106

作者简介: 张泽宇(1989-),男,硕士生,主要从事空间光通信系统的大气信道方面的研究。Email:zhangzeyu@opt.ac.cn

English Abstract

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1. State Key Laboratory of Transient Optics and Photonics,Xi'an Institute of Optics and Precision Mechanics,Chinese Academy of Sciences,Xi'an 710119,China; 2. University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China; 3. Xi'an Communication College,Xi'an 710106,China

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张泽宇(1989-),男,硕士生,主要从事空间光通信系统的大气信道方面的研究。Email:zhangzeyu@opt.ac.cn

1. 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室,陕西西安 710119;

2. 中国科学院大学,北京 100049;

3. 西安通信学院,陕西西安 710106

作者简介:
张泽宇(1989-),男,硕士生,主要从事空间光通信系统的大气信道方面的研究。Email:zhangzeyu@opt.ac.cn

1. State Key Laboratory of Transient Optics and Photonics,Xi'an Institute of Optics and Precision Mechanics,Chinese Academy of Sciences,Xi'an 710119,China;

2. University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China;

3. Xi'an Communication College,Xi'an 710106,China