高能脉冲激光水下传输研究

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现代激光雷达发展迅速,布里渊激光雷达也已经发展到了受激布里渊散射激光雷达,这种激光雷达所使用的激光具有高能量密度与窄的线宽,这样的激光在水中传播的时候不可避免的会发生一些非线性光学作用,从而极大的加强激光水下传输的衰减。这样,传统的计算光水在中传输衰减的方法就变得不再适用,我们的研究就是针对于此而提出来的。 在简要回顾了光在水中衰减的研究发展之后,我们着重阐述了光散射,特别是布里渊和受激布里渊散射理论,最后提出了我们的实验以及实验结果。前面的阐述是为我们的实验,以及实验结果提供理论上的支持与解释。 我们在实验室中以自来水为研究介质,研究了多个长度,两个不同线宽的激光在不同能量下的衰减情况。实验结果显示两种线宽激光的衰减随着能量的增加表现出很大的不同。针对于不同的衰减特点,我们都给出了合理的解释。在此基础上,我们根据实验所得数据拟合出了衰减函数,进而提出了一种全新的计算激光在水中衰减的方法——用短长度下测得的实验数据拟合出的衰减函数去模拟更长距离上的衰减。根据我们提出的新方法,我们模拟了1.6米和2.0米的衰减情况,发现模拟结果与实验所得结果完全符合,这说明我们的新方法是完全可行的。 最后,根据我们的实验成果,我们设计改进了受激布里渊激光雷达系统,在原有的入射光路中增加了一个扩束会聚装置,从而分散了入射到水中初始阶段的激光能量密度,避免了受激散射的发生,达到了降低激光衰减的作用。改进以后的系统极大的提高了受激布里渊激光雷达的极限探测深度,从而为布里渊激光雷达的实用化又推进了一步。
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