«Îïòèêà атмосферы и îêåàíà», 24, ¹ 4 (2011)
РАСПРОСТРАНЕНИЕ ОПТИЧЕСКИХ ВОЛН
УДК 621.391.2
Влияние погодных условий на параметры
короткого лазерного импульса, отраженного атмосферой
Á.Ä. Áîðèñîâ1, Â.Â. Áåëîâ1,2*
1Институт оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН
634021, ã. Òîìñê, ïë. Академика Çóåâà, 1
2Томский государственный университет
6340034, ã. Òîìñê, ïð. Ëåíèíà, 36
Поступила в редакцию 8.12.2010 ã.
Экспериментально изучена трансформация (амплитуды, длительности и формы) коротких лазерных импульсов
после их взаимодействия с атмосферой в зимне-весенний период. Импульсы генерировались лазером
на парах бромида меди. Отраженные от фиксированного рассеивающего объема оптические сигналы регистрировались
и принимались непосредственно на цифровой осциллограф с возможностями их осреднения. Получены
данные о связях амплитуды импульсов с состоянием атмосферы, об их форме и длительности.
Ключевые ñëîâà: ëàçåð, отраженный èìïóëüñ, атмосфера, оптическая ñâÿçü; laser, reflected impulse, atmosphere,
optical communication.
Введение
Передача информации оптическими методами
имеет давнюю историю (береговые маяки, корабельная
оптическая связь, «оптический телеграф», изобретенный
в конце XVIII â.) [1]. Современные, так
называемые «открытые оптические системы связи»,
построенные на лазерах, используются большей
частью для передачи информации в пределах прямой
видимости передатчика и приемника. В приземном
слое атмосферы оптический сигнал может
сильно затухать в сложных атмосферных ситуациях.
К помехам, ухудшающим прием оптических сигналов,
можно отнести, например, дым, пыль, туман,
снегопад и другие атмосферные явления. В слабо
замутненной атмосфере передача информации с помощью
узкого лазерного пучка отягощена значительным
влиянием атмосферной турбулентности.
При прочих искажениях пучка даже на небольших
трассах турбулентность приводит к «беганию» пучка
по апертуре приемника. Для более надежного приема
сигнала в различных погодных условиях рассматриваются
и применяются разнообразные системы
оптической связи. Наряду с прямым пучком,
несущим информацию, предлагается использовать
рассеянное в направлении вперед излучение [2].
Несмотря на возникающие препятствия в развитии
оптических схем связи, в настоящее время ведутся
исследования и внедряются новые технические решения
в реализациях открытых оптических систем
передачи информации [3–11].
О необходимости создания систем лазерной связи,
способных работать вне пределов прямой âèäè______________
*
Борис Дмитриевич Борисов; Владимир Васильевич
Белов (belov@iao.ru).
мости, речь ведется довольно давно – по сути, со времени
появления первых лазеров. Сама идея лазерной
связи такого типа, или как ее еще называют «загоризонтная
лазерная связь», по всей видимости, возникла
по аналогии с ионосферной связью на радиоволнах
(ðèñ. 1).
Б
1
2
Рис. 1. Схематическое изображение передачи оптической
информации через облачный «ретранслятор»: 1 – лазерный
передатчик с устройством импульсного кодирования информации;
2 – приемник сигналов, отраженных и рассеянных
облачной средой с устройством декодирования; Б – базовое
расстояние между передатчиком и приемником
Возникновению загоризонтной связи способствовали
также исследования по зондированию атмосферы
с помощью оптического излучения, интенсивно
проводившиеся до 60-õ ãã. ХХ â. [12, 13]. Появление
лазеров привело к созданию разнообразных схем
бистатического зондирования атмосферы – прямых
прообразов загоризонтной лазерной связи [14–18].
Влияние погодных условий на параметры короткого лазерного импульса, отраженного атмосферой
263
Стр.1