10.6微米CO2激光外差探测技术：大气湍流影响分析

"10.6微米CO2激光外差探测技术在大气湍流影响下的研究" 这篇论文探讨了在10.6微米波段的CO2激光外差探测技术，这是一种用于研究大气湍流对激光传输效果的手段。外差探测技术是一种相干探测方法，尤其适用于远距离激光测距、雷达和通信等领域，因为它的灵敏度比直接探测高几个数量级，并且能够精确测量多普勒频移，从而确定运动目标的位置和频率变化。 论文指出，尽管外差探测技术有诸多优点，但在实际应用中，接收系统比直接探测系统更为复杂，对设备精度要求更高。大气湍流会导致激光信号的相位和偏振稳定性受到影响，这对外差接收构成严重挑战。因此，理解并量化这种影响对于优化系统设计至关重要。 实验在1975年于合肥进行，选择了1公里和8公里两个距离进行测试，以观察不同湍流强度下的外差效率。实验环境包括复杂下垫面（如建筑物）和相对简单的水面环境。通过记录折射率结构常数α值来量化大气湍流的强度，并以此评估外差效率的变化。 外差探测的基本原理是，两束频率分别为ω1和ω2的相干光束（信号光和本振光）同时照射到探测器上。由于探测器的时间常数特性，它只对两光束的差频做出响应，而不是对单个光束的频率或倍频。这一过程使得能够检测到信号光与本振光之间的频率差，即多普勒频移，这对于跟踪移动目标极其有用。 这篇论文详细阐述了CO2激光在外差探测中的应用，以及大气湍流如何影响其性能。实验结果表明，在中等湍流条件下，接收口径小于φ300毫米的情况下，大气光学效应对外差效率的影响较小，这与D.L.Fried的理论预测相符。这些发现为改善激光外差探测系统的性能提供了理论依据和实践指导。