大氣傳輸理論是指研究紅外輻射和大氣相互作用的理論。包括吸收、散射、折射和湍流的影響情況。大氣特性(壓力、溫度、密度及各種成分的含量)隨時間、地點以一種極為複雜的方式變化，因此輻射在大氣中傳輸受到的影響也是相當複雜的。
基本介紹
- 中文名：大氣傳輸理論
- 外文名：atmospheric transmission theory
- 學科：航空工程
- 領域：航空航天
- 範圍：理論技術
- 釋義：紅外輻射和大氣相互作用的理論
定義,簡介,強雷射大氣傳輸熱暈效應及其相位校正,研究現狀,
定義
大氣傳輸理論是指研究紅外輻射和大氣相互作用的理論。
簡介
包括吸收、散射、折射和湍流的影響情況。大氣特性(壓力、溫度、密度及各種成分的含量)隨時間、地點以一種極為複雜的方式變化，因此輻射在大氣中傳輸受到的影響也是相當複雜的。紅外輻射的大氣衰減主要表現為吸收和散射。吸收主要指分子吸收和溶膠吸收，一般均屬選擇性吸收。其中以水蒸氣， 二氧化碳和臭氧為主， 一氧化碳,氧化氮和甲烷對遠距離傳輸也表現出稍強的吸收。散射主要是分子散射和溶膠散射，性質有瑞利散射、米氏散射和無選擇散射等。大氣中的霾和霧分子散射也對輻射產生衰減。大氣湍流則使輻射在傳輸中發生折射和閃爍散射，引起輻射強度起伏，類似噪聲效應。
強雷射大氣傳輸熱暈效應及其相位校正
強雷射大氣傳輸的一個基本特徵是各種非線性效應的產生, 熱暈效應是其中之一。所謂熱暈效應是指由於大氣分子與氣溶膠吸收雷射能量導致發射雷射束橫截面上的空氣折射指數的變化從而使雷射束髮生彎曲、畸變等。因此, 有時也把熱暈效應稱為熱畸變效應。原則上講, 只要大氣對雷射能量有吸收就會產生熱暈效應, 只是在雷射功率很低或吸收係數很小的情況下, 熱暈效應對雷射束傳輸影響極小而不予考慮。
研究熱暈效應的重要性不僅是當雷射功率足夠高時導致高能雷射束質量嚴重退化, 而更重要的是由於它是一種非線性效應, 當雷射功率增加到一定值時, 到達靶面的功率密度達到最大值, 而當雷射功率進一步增加, 不僅不會增加靶面上的功率密度, 而且反而會減小。這就是所謂最大闡值雷射發射功率, 簡稱闡值功率。換句話說, 由於熱暈效應的存在, 到達靶面上的功率密度不可能超過這個最大值, 這將是對某些雷射套用的最終限制。這個閉值功率伴隨著大氣湍流的存在而進一步減小, 即所謂湍流與熱暈相互作用的小尺度熱暈不穩定性。
另外, 熱暈效應不僅與傳輸介質有關, 而且與雷射光強有關, 因此在利用自適應光學系統進行相位校正時, 將會產生正反饋, 這將在一定條件下導致相位校正的不穩定性(Pcl)。從而在最大限度內限制了到達靶標上的最大雷射功率密度。基於這種情況, 它已成為強雷射大氣傳輸研究領域中最重要的研究課題之一。
研究現狀
大氣傳輸理論的研究儘管複雜，但學者們在總結了許多理論分析和測試結果的基礎上，建眾了多種描述大氣傳輸的數學模型供工程系統使用，而且隨著研究的不斷深入，其數學模型和計算軟體已經相當完善。提供的版本是LOWTRAN7，它是一種比較完整計算低光譜解析度、大氣透過率和輻射的程式。
