用matlab建立光子多次散射模型,假设所用激光的波长为405nm,其中有10000000个光子,这些光子初始位置为三维坐标系原点,接收机的坐标为(0.5,0.5,0.5),发射机的发散角为0.5mrad,接收机接收孔径大小为0.3mm,接收机视场角为3.14rad,收发机仰角为10°,发射机偏转角为10°,接收机偏转角为0°,假设这些光子从初始位置经过在发射机发散角范围内的随机角散射,若能到达接收机则计算概率,若不能被接收机接收则继续散射,若光子经过五次以上的散射仍未被接收,并绘制传输波长和脉冲响应的机接收,则该光子被舍弃,最终计算这10000000个光子可以被接收机接收的概率分布,计算其脉冲响应的关系图
时间: 2023-07-29 16:10:21 浏览: 134
这是一个比较复杂的问题,需要一些时间和计算资源来解决。以下是基本的思路和步骤:
1. 创建三维坐标系和接收机、发射机的初始位置和参数。
2. 生成10000000个光子的初始位置和方向,根据发射机的发散角随机生成散射角度。
3. 计算每个光子的传输路径和散射次数,如果在接收孔径内,则计算概率并记录,否则继续散射直至五次散射后仍未被接收。
4. 统计所有光子的接收概率分布和脉冲响应,计算平均值和标准差。
5. 绘制概率分布和脉冲响应的关系图。
以下是大致的代码实现:
```matlab
% Parameters
lambda = 405e-9; % wavelength
N = 10000000; % number of photons
pos_rx = [0.5, 0.5, 0.5]; % receiver position
pos_tx = [0, 0, 0]; % transmitter position
angle_tx = 0.5e-3; % divergence angle of transmitter
angle_rx = 3.14; % field of view angle of receiver
diameter_rx = 0.3e-3; % aperture diameter of receiver
elevation_angle = 10*pi/180; % elevation angle of transmitter and receiver
azimuth_tx = 10*pi/180; % azimuth angle of transmitter
azimuth_rx = 0; % azimuth angle of receiver
max_scattering = 5; % maximum number of scatterings
% Initialization
prob = zeros(size(angle_rx));
pulse = zeros(size(angle_rx));
count = 0;
% Main loop
for i = 1:N
% Initial position and direction
pos = pos_tx;
dir = randn(1, 3);
dir = dir./norm(dir);
% Scattering loop
for j = 1:max_scattering
% Random scattering angle
theta = acos(1 - 2*rand)*angle_tx;
phi = 2*pi*rand;
dir_scatt = [sin(theta)*cos(phi), sin(theta)*sin(phi), cos(theta)];
% New direction and position
dir = dir_scatt*rotz(azimuth_tx)*roty(elevation_angle)*rotx(pi/2)*dir';
pos = pos + 1e-6*dir';
% Check if photon is within receiver field of view
dir_rx = pos_rx - pos;
dir_rx = dir_rx./norm(dir_rx);
if acos(dot(dir_rx, dir)) < angle_rx/2
% Check if photon is within receiver aperture
dist_rx = norm(pos_rx - pos);
if 2*atan(diameter_rx/2/dist_rx) < angle_rx/2
count = count + 1;
prob = prob + 1;
pulse = pulse + exp(-1j*2*pi*dist_rx/lambda);
break;
end
end
end
end
% Normalize probability and pulse
prob = prob/count;
pulse = pulse/count;
% Plot probability and pulse
figure;
plot(prob, abs(pulse));
xlabel('Probability');
ylabel('Pulse Response');
```
注意,这里使用了旋转矩阵(rotz, roty, rotx)来进行方向的计算,需要自行实现或使用工具箱。此外,随机数的生成可能会影响计算结果的精度和准确性,可以根据实际情况进行调整。
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