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文檔簡介
1、采用調頻探測的受激布里淵散射(SBS)水下探測技術,可直接探測到入射光與水相互作用產生的后向散射光信號,而分析此散射信號不僅可以識別目標的有無,還可以探測到水下物體所處深度等信息。目前,受激布里淵散射方法已成為水下目標探測技術中的重要補充,所以提高SBS探測系統(tǒng)的性能意義重大。本論文通過對單池聚焦結構的SBS物理模型進行數值模擬,探討泵浦光參數、介質參數和聚焦參數對SBS特性的影響規(guī)律,如能量反射率、相位共軛保真度、穩(wěn)態(tài)增益系數等,進而
2、選擇合適的參數來達到提高SBS探測系統(tǒng)性能的目的。
本文從麥克斯韋方程組與納維-斯托克斯方程出發(fā),推導非平面波、橫向衍射和介質吸收的三維瞬態(tài)SBS耦合波方程組。根據單池聚焦結構的SBS物理模型和實驗室條件,對SBS耦合波方程作穩(wěn)態(tài)近似,并將高斯光束的表達式從三維簡化為二維,建立了對應的二維穩(wěn)態(tài)SBS數學模型。采用有限元法對此SBS數學模型進行數值求解,進而數值模擬泵浦光參數(單脈沖能量、脈寬、波長等)、介質參數(聲子壽命、相互
3、作用長度)、聚焦參數(透鏡焦距)對SBS特性的影響,獲得了能量反射率、相位共軛保真度、穩(wěn)態(tài)增益系數隨上述系統(tǒng)參數變化的規(guī)律。
數值模擬表明,增大泵浦光的單脈沖能量可以提高SBS的能量反射率、相位共軛保真度;泵浦光的帶寬對SBS有抑制作用,泵浦光越大,SBS穩(wěn)態(tài)增益系數越小;在不超過SBS有效作用長度的情況下,相互作用長度越長SBS能量反射率、相位共軛保真度越高;SBS的能量反射率、最大穩(wěn)態(tài)增益與聲子壽命成正比;存在一個最佳焦距
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