不同盐度的模拟海水受激布里渊散射阈值研究

来源 :南昌航空大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:basilmhb
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随着海洋开发的不断深入,对海洋探测技术的要求亦日益严苛。受激布里渊散射探测技术因其高信噪比和信号光的相位共轭特性,在海洋探测领域并显示出该探测方法的优越性。阈值是受激布里渊散射的一个重要参数,但是一直以来对其只简单定义为:当散射能量占激光能量的2%~5%时,达到受激布里渊散射的阈值。对阈值的模糊定义导致不同的人在同样的实验条件下会得到不同的散射阈值。而有关海水的受激布里渊散射阈值研究工作未见文献报道。  本文对测量受激布里渊散射阈值的几种方法进行了比较分析,优选了一种基于介质衰减系数变化的方法测量受激布里渊散射阈值。这种方法的原理是:单色性好的激光在介质中产生受激布里渊散射所需的能量是固定的。单纵模窄带脉冲激光具有良好的单色性,当入射介质的激光能量达到某个值时,就会产生后向受激布里渊散射。由于散射使得透过介质的激光能量减小,即当入射激光能量大于某个值时,介质对窄带激光的衰减系数骤然增大,可见,受激布里渊散射具有明显的阈值特性。而宽带脉冲激光是由多个单模组成,这些单模并不是固定的,而是在脉宽范围内变化,使得宽带激光内的各个单模产生竞争,而每个单模持续的时间很短,导致各个单模分到的激光能量远远达不到其产生受激布里渊散射阈值的强度。这使得透过介质的宽带脉冲激光损耗不大,即介质衰减系数不随入射激光能量的变化而变化。将介质对两个模式下激光的衰减系数以曲线的形式进行比较,会发现两条曲线会在某处分离,该分离点即受激布里渊散射阈值点。  本文研究了宽带和窄带模式下的激光在不同水槽长度,不同盐度的模拟海水传输时的衰减系数变化情况,通过对比分析宽带模式激光的衰减系数曲线和窄带模式激光衰减系数曲线,两曲线分离点确定受激布里渊散射阈值;分析了盐度和水槽长度对受激布里渊散射阈值的影响。在实验室现有条件下进行了水槽长度为0.8米,1.0米,1.2米,1.6米,含盐量为10‰,20‰,30‰,35‰,40‰的受激布里渊散射阈值的实验,并将所得结果与纯水中的受激布里渊散射阈值进行比较。纯水中的受激布里渊散射阈值随着水槽长度的增大而减小;在相同盐度下,模拟海水的阈值也随着水槽长度的增大而减小。同一水槽长度下,受激布里渊散射阈值随着盐度的增大而增大;盐度继续增大时,受激布里渊散射阈值会达到一个峰值后减小,其阈值曲线趋于平缓。
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