沙尘天气下激光脉冲延迟与展宽的定量分析

本文主要探讨了激光信号在沙尘天气条件下的脉冲时延和展宽现象。作者通过结合修正的TTHG（两术语Henyey-Greenstein）散射相位函数与电子散射理论，引入小角度近似方法，系统地分析了这些物理过程。研究的核心内容包括： 1. 脉冲时延与展宽的理论基础：作者首先将TTHG模型应用于激光信号的散射过程中，这个模型能够准确描述沙尘粒子对光波的散射特性。通过小角度近似，他们推导出了在沙尘环境中，激光信号经历的脉冲时延和展宽的数学表达式。 2. 参数影响分析：研究深入探讨了脉冲时延和展宽与沙尘能见度的关系，即信号质量随能见度降低而下降。散射反照率、散射系数以及沙粒的不对称因子也被作为关键参数，它们直接影响到激光信号在传输过程中的衰减和散射特性。 3. 波长与变化规律：在不同波长条件下，脉冲时延和展宽随传输距离的变化规律得到了细致的分析。结果显示，这些参数的增加会导致信号的传播延迟和宽度增加，反之，能见度的提高则会减小这种影响。 4. 稳定状态观察：当能见度达到3.5公里时，脉冲时延和展宽呈现出与激光波长相关的稳定状态，这意味着在特定条件下，这些参数不再显著受传输距离影响，趋于一个确定值。 5. 不对称因子的影响：沙粒的不对称因子是决定散射特性的关键因素，随着这一参数的增大，脉冲的时延和展宽会呈现负指数趋势减小，这反映了散射粒子形状对信号传播路径的影响。 本研究为理解和预测激光信号在沙尘天气中的传播特性提供了重要的理论依据，对于光通信和遥感技术在沙尘环境中的应用具有实际意义。通过理解这些动态变化，可以优化信号处理算法，提高在恶劣环境下的通信性能。