Keywords:Laser communication; atmospheric attenuation; atmospheric turbulence; air channel

目   录

第一章 绪论 1

1。1大气激光通信的研究意义和核心技术 1

1。2大气激光通信的国内外研究现状 2

1。3大气激光通信当前面对的难题 3

1。4本课题主要的研究内容 4

第二章 大气湍流与大气吸收 5

2。1随机场理论 5

2。1。1均匀各向同性随机场 5

2。1。2局部均匀各向同性随机场 6

2。2大气湍流的形态 6

2。3大气湍流对激光传输的影响 7

2。3。1相位起伏与到达角起伏 7

2。4大气吸收的影响 9

2。4。1自然加宽 10

2。4。2  多普勒加宽 10

2。4。3 碰撞加宽 10

2。5大气散射衰减效应数学模型 11

2。6气溶胶吸收衰减模型建立 12

2。7本章总结 12

第三章 激光传输的大气衰减 13

3。1大气衰减功率数学模型 13

3。2大气透射率 16

3。3本章小结 21

结  论 22

致  谢 23

参 考 文 献 24

附录 26

第一章 绪论

1。1大气激光通信的研究意义和核心技术

现今激光已经被广泛运用到众多领域中，生活中处处可见。究其根本原因是由于它本身的优点：相较于普通光源，激光具有很好的相干性，并且亮度高，方向性也好[1]。1960年，激光技术诞生，因为可以承载的信息量大，迅速成为大数据通信很好的载波，也是因此，吸引力许多研究专家和学者投身致力于研究激光通信技术[2]。激光通信技术一开始研究开发并且投入使用，这一过程是很坎坷的，并没有想象中那么顺利。主要是由于激光在大气中传输时，没有任何保护措施，就会导致激光的能量迅速流失，衰减的很快。这是当时激光通信发展所面临的最大的问题。

一般激光通信可以根据所用的传输介质不同，将它分为四类：光纤通信、水下通信、大气通信以及空间通信。论文网

目前大气激光通信需要首先克服的最大难题是如何降低大气环境对激光通信造成的影响。1960年，激光作为相干性很好的光源，它的第一台发生器被研发出来[3]。十年后，美国贝尔实验室成功研制了能够实用化的激光光源，可以在常温状态下在持续工作[4]。由此，将大气作为传输介质的激光通信技术迅速引起了许多专家学者的关注，并且投入大量 精力去研究

大气对激光通信的影响我们通常研究这两大类：大气衰减和大气湍流。众所周知，大气中成分复杂，小至分子，大至气溶胶粒子，还有一些含量比较少的杂质。这些对于激光都具有不同程度的吸收以及散射，因而导致激光的能量衰减。除此之外，在一些特殊天气的时候，大气中的某一部分分子和粒子会突然增加。比如雷雨天、大雾天、雾霾等，都对激光的能量起到衰减的作用。