Журнал «Светотехника» №5

Дата публикации 16/10/2020
Страница 38-43

PDF

Влияние рассеянного излучения на возможности наведения по лазерному пучку «СВЕТОТЕХНИКА», 2020, № 5

Авторы статьи:

Калошин Геннадий Александрович, Будак Владимир Павлович, Шишкин Сергей Александрович, Жуков Владимир Валентинович

Калошин Геннадий Александрович, кандидат физ.-мат. наук. Окончил в 1972 г. Томский государственный университет по специальности «Радиофизика и квантовая электроника». Ведущий научный сотрудник Института оптики атмосферы им. В. Е. Зуева СО РАН, Томск

Будак Владимир Павлович, доктор техн. наук, профессор. Окончил в 1981 г. МЭИ. Главный редактор журнала «Светотехника / Light & Engineering» и профессор кафедры светотехники НИУ «МЭИ». Член-корреспондент Академии электротехнических наук РФ

Шишкин Сергей Александрович, инженер-конструктор. Окончил в 2000 г. Томский университет систем управления и радиоэлектроники. Научный сотрудник Института оптики атмосферы им. В. Е. Зуева СО РАН, Томск

Жуков Владимир Валентинович, инженер-радиотехник. Окончил в 1988 г. Куйбышевский авиационный институт им. С. П. Королёва по специальности «Радиотехника». Начальник лаборатории НИИ «ЭКРАН», Самара

Аннотация

Обсуждаются возможности дистанционного обнаружения непрерывного лазерного пучка, распространяющегося в рассеивающей континентальной и прибрежной атмосфере, при его регистрации во вне осевой зоны. В приближении однократного рассеяния проведены оценки энергетической яркости пучка в месте регистрации, которые сопоставляются с пороговыми характеристиками существующих фотоприёмников в видимой и ИК областях спектра. Показано, что пучок лазерного излучения надёжно регистрируется в диапазоне углов рассеяния (0–180) о при метеорологической дальности видимости (5–20) км в ночных условиях. В сумерках при тех же условиях возможности обнаружения существенно снижаются.
Экспериментально показано (в полевых условиях) значительное увеличение контраста энергетической яркости пучка лазерного излучения при уменьшении его расходимости. В условиях сумерек наблюдается снижение контраста энергетической яркости пучков. Пучки с расходимостью в 2’ и 4’ перестают быть различимыми при углах рассеяния (80–90)° и (60–70)° соответственно. При этом разница контрастов достигает 10 крат.

Список использованной литературы

1. Roy N., Reid F. Off–axis laser detection model in coastal areas // Optical Engineering. – 2008. – Vol. 47. – P. 1–11.
2. Cariou J.P. Off-axis detection of pulsed laser beams: simulation and measurements in the lower atmosphere // Proceedings of SPIE. – 2003. – Vol. 5086. – P. 129–138.
3. Michulec J.K., Schleijpen R. Influence of aerosols on off-axis laser detection capabilities // Proceedings of SPIE. – 2009. – Vol. 7463. – P. 1–12.
4. DeGrassie John S. Modeling off-axis laser scattering: effects from aerosol distributions // Proceedings of SPIE. – 2012. – Vol. 8517 (85170V).
5. Mendoza–Yero O. Effects of off–axis laser beam propagation on beam parameters // Proceedings of SPIE. – 2014. – Vol. 5622.
6. Kaloshin G.A., Piazzola J. Influence of the large aerosol particles on the infrared propagation in coastal areas / Proceedings of 23rd International Laser Radar Conference. – 2006. – P. 429–432.
7. Kaloshin G.A., Piazzola J., Shishkin S. Numerical modeling of influence of meteorological parameters on aerosol extinction in the marine atmospheric surface layer / Proceedings of 16th International Conference on Nucleation and Atmospheric Aerosols (ICNAA). – 2004. – P. 352–354.
8. Kaloshin G.A. Modeling the Aerosol Extinction in Marine and Coastal Areas / IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters. – 2020, april. URL: https://ieeexplore.ieee.org/document/9052468 (дата обращения: 20.06.2020); doi: 10.1109/LGRS.2020.2980866.
9. Калошин Г.А. Способ построения визуальной взлётно–посадочной системы с помощью вихревых лазерных пучков / Патент России № 2695044. 2018. Бюл. № 32.
10. Gathman S.G. Optical properties of the marine aerosol as predicted by the Navy aerosol model // Optical Engineering. – 1983. – Vol. 22, No. 1. – P. 57–62.
11. Gathman S.G. J. van Eijk A.M. and Cohen L.H. Characterizing large aerosols in the lowest levels of the marine atmosphere // Proceedings of SPIE. – 1998. – Vol. 3433. – P. 41–52.
12. Shettle E.P. Models of aerosols clouds and precipitation for atmospheric propagation studies // Proceedings of AGARD Conference: Atmospheric Propagation in the UV Visible IR and MM–Wave region and Related Systems Aspects. – 1989. – 454. – P. 15–1 – 15–13.
13. Weichel H. (ed.) Laser Beam Propagation in the Atmosphere. – SPIE Bellingham WA. – 28.09.1990.
14. Зуев В.Е. Распространение видимых и инфракрасных волн в атмосфере. – М: Советское радио. – 1970. – 496 с.
15. Зуев В.Е. Распространение лазерного излучения в атмосфере. – М: Радио и связь 1981. – 288 с.
16. Зуев В.Е., Креков Г.М. Оптические модели атмосферы. – Л.: Гидрометеоиздат, 1986. – 256 с.
17. Зуев В.E., Кабанов М.В.. Савельев Б.А. Распространение лазерных пучков в рассеивающей среде // Applied Optics. – 1969. – Vol. 8, No. 1. – P. 137–141.
18. Деймерджан Д. Рассеяние электромагнитного излучения сферическими полидисперсными частицами. – М.: Мир, 1971. – 290 с.
19. Jensen D.R., Gathman S.G., Zeisse C.R., Littfin K.M. EOPACE overview and initial accomplishment // Journal of Aerosol Science. – 1999. – Vol. 30, No. 1. – P. 53–54.
20. Jensen D.R., Gathman S.G., Zeisse C.R., Leeuw G., de Smith M.H., Frederickson P.A., Davidson K.L. Electrooptical Propagation Assessment in Coastal Environments (EOPACE): summary and accomplishments // Optical Engineering. – 2001. – Vol. 40, No. 8. – P. 1486–1498.
21. Kaloshin G.A., Gordienko A.I. Laser aids to navigation (methods) // IALA Bullletin. – 2003. – 3. – P. 46–51.
22. Kaloshin G.A. Gordienko A.I. Laser aids to navigation (technologies) // IALA Bullletin. – 2004. – No. 1. – P. 42–49.
23. Gordienko A.I. Kaloshin G.A. Laser leading beacons: summaries and perspectives /Proceedings of XV Conference IALA «Navigation and the Environment», 2002. – P. 150–158.
24. Jensen D.R. Gathman S.G. Zeisse C.R. and Littfin K.M. EOPACE (Electrooptical Propagation Assessment in Coastal Environments) Overview and Initial Accomplishments /Proceedings of Millennium Conference on Antennas and Propagation (AP2000). – Davos Switzerland, 2000.
25. Nilsson B.A. Meteorological influence on aerosol extinction in the 0.2–40  wavelength range // Applied Optics. – 1979. – Vol. 18. – P. 3457–3472.
26. Nilsson B.A. Model of the relation of IR aerosol extinction to weather parameters // Proceedings of SPIE: Infrared Technology XVIII. – 1992. – Vol. 1762. – P. 238–250.
27. Lewis E.R., Schwartz S.E. Sea salt aerosol production: Mechanisms methods measurements and models – a critical review. Geophys. Monograph. – Washington DC: AGU, 2004. – 413 p.
28. Kaloshin G.A., Grishin I.A. An aerosol model of the marine and coastal atmospheric surface layer // Atmosphere – Ocean. – 2011. – Vol. 49, No. 2. – Р. 112–120.
29. Калошин Г.А. Развитие аэрозольной модели приземного слоя морской и прибрежной атмосферы. // Оптика атмосферы и океана. – 2018. – Т. 31. № 11. – C. 881–887.
30. Калошин Г.A., Шишкин С.A. Программно–технологический пакет Range для проведения расчётов распространения оптического излучения с учётом аэрозольного ослабления в приземном слое континентальной морской и прибрежной атмосферы / Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ от 03.08.2012 № 2012616944.
31. Калошин Г.А., Шишкин С.А. Программа для расчёта спектральных коэффициентов аэрозольного ослабления в приземном слое морской и прибрежной атмосферы МаехРго / Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ от 03.08.2012 № 2012616945.
32. Калошин Г.А., Шишкин С.А. Программа для расчёта комплексных показателей преломления вещества частиц морского и прибрежного аэрозоля MieCalc / Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ от 03.08.2012 № 2012616943.
33. Калошин Г.А., Шишкин С.А. Жуков В.В. Микрофизические и оптические характеристики морского и прибрежного аэрозоля / Свидетельство о государственной регистрации базы данных от 14.12.2015 № 2015621775.
34. Kaloshin G.A., Shishkin S.A. Zhukov V.V. Characteristics of scattered radiation in off–axis recording of laser radiation under field conditions // Proceedings of SPIE25th Intern. Symp. on Atmospheric and Ocean Optics: Atmospheric Physics. – 2019. – Vol. 11208. – P. 112081C.
35. Instrument Systems. URL: http://www.instrument systems.com/ (дата обращения: 20.06.2020).
36. Калошин Г.А., Шишкин С.А., Жуков В.В. Программа для управления и обработки данных спектрорадиометрических измерений рассеянного излучения лазерных пучков в атмосфере / Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ от 20.08.2015 № 2015618954.
37. Калошин Г.А., Шишкин С.А., Жуков В.В. Программа управления измерениями контраста яркости лазерных пучков в рассеивающих средах / Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ от 14.12.2015 № 2015663204.
38. Мешков В.В., Матвеев А.Б. Основы светотехники: Учеб. пособие для вузов: В 2-х ч. Ч. 2. Физиологическая оптика и колориметрия. – 2-е изд., перераб. и доп. –.М.: Энергоатомиздат 1989. – 432 с.
39. Луизов А.В. Глаз и свет. – Л.: Энергоатомиздат, ЛО, 1983. – 144 с.

Ключевые слова

Рекомендуемые статьи

Справочная книга по светотехнике (4 издание). Раздел второй. Теоретические и метрологические основы. науки «Светотехника»

Математическое моделирование в светотехническом образовании «Светотехника», 2023, №5

Исследования по применению осветительных приборов со светодиодами в автосборочном цехе. Журнал «Светотехника» №3 (2019).

Смотреть все статьи