強激光在大氣中傳輸的熱暈效應研究.pdf

1、當強激光在大氣中傳輸時，與大氣相互作用產生一系列效應。它們嚴重限制了強激光在大氣中的有效傳輸。由于熱暈是影響強激光大氣傳輸的最嚴重的非線性問題之一，因此，積極開展熱暈效應研究，對于有效的應用高能激光，具有十分重要的意義。本文采用數值模擬的方法，探討了穩(wěn)態(tài)熱暈效應和瞬態(tài)熱暈效應對軸上光強以及遠場能量分布的影響。 論文主要的內容包括 1、分析了影響激光大氣傳輸特性的主要因素，對大氣的吸收與散射進行簡要地介紹。介紹了在不同氣象

2、要素條件下的大氣折射率分布模型。 2、從熱暈效應的概念出發(fā)，系統(tǒng)分析產生熱暈的原因、條件以及不同的熱暈形式，討論熱暈現象的物理本質；然后對熱暈效應的閾值以及描述該效應的一些重要的定標參量進行簡要的介紹；從近軸波動方程和等壓近似下空氣密度擾動方程出發(fā)，討論熱暈所涉及的方程；最后計算產生熱暈效應功率閾值的上下限。 3、根據熱傳遞形式，得到的一些典型條件下穩(wěn)態(tài)熱暈效應的解析結果，來計算分析熱暈效應對激光大氣傳輸遠場光強分布的影

3、響。結果表明，Nc越大，熱暈效應越明顯。無風時，在一定條件下，截面上的光強分布會呈現中心光強小于周圍光強的“草帽型”分布；有風時，準直光束在風的方向上聚焦，光斑橫向尺寸擴展，且光斑分布呈月牙形。 4、采用三種方法計算氣溶膠粒子的等效吸收系數。以能見度的大小與吸收系數的關系，計算了不同能見度時的聚焦光束的廣義畸變參數和光束質量因子，及遠場的平均功率密度。結果表明，在能見度很低時，氣溶膠粒子的吸收較強，隨著能見度的增加，熱暈效應逐漸