1221

80

ления за счет рэлеевского рассеяния в атмосфере не превышает 1 дБ/км, и обычно этим видом ослабления можно пренебречь.

Частицы пыли, дыма, капли воды в облаках, тумане и дожде имеют размеры порядка длины световой волны и более, поэтому они оказывают значительное влияние на распространение волн оптического диапазона. При распространении в наиболее часто встречающихся облаках и туманах с размерами капель воды 4...6 мкм коэффициент ослабления сравнительно мало зависит от длины волны и при оптической видимости 200 м составляет примерно 90 дБ/км. Это означает, что при прохождении пути длиной всего 1 км интенсивность излучения уменьшается в 109 раз.

Осадки в виде дождей содержат частицы воды размерами до 100 мкм и более, при этом коэффициент ослабления практически не зависит от длины

волны и определяется только интенсивностью осадков: Д 0.9J 0Д.74 , где Д

– коэффициент ослабления, дБ/км; JД – интенсивность осадков, мм/ч. По этой формуле построен график, представленный на рисунке 5.10, из которого видно, что коэффициент ослабления волн оптического диапазона в осадках велик и может достигать значений в несколько десятков децибел на километр.

Рисунок 5.10 - Зависимость коэффициента ослабления от интенсивности осадков Д 0.9J 0Д.74

Ослабление на турбулентных неоднородностях. Ослабление узких пучков волн оптического диапазона на турбулентных неоднородностях атмосферы существенно зависит от соотношения диаметра пучка и размеров этих неоднородностей. В общем случае причиной ослабления поля могут служить расширение пучка (линзоподобное действие), отклонение траектории распространения волны (эффект преломления) или рассеяние волны.

81

Вреальных условиях поперечные размеры пучка волны меньше или примерно равны размеру турбулентностей, поэтому может происходить заметное расширение пучка волн, а также сильное отклонение траектории распространения от первоначального направления. Ослабление за счет рассеяния на турбулентностях обычно невелико – ниже 1 дБ/км. В целом потери передачи за счет турбулентностей изменяются во времени, а в тех случаях, когда в результате преломления узкий пучок волн проходит мимо приемной антенны, связь полностью нарушается.

Из сказанного выше следует, что передача информации через атмосферу с помощью волн оптического диапазона затруднена рядом факторов. Наиболее существенный из них – резкое увеличение ослабления при наличии на трассе осадков, когда погонное ослабление может достигать нескольких десятков децибел на километр. Поэтому атмосферные лазерные системы связи пока широко не применяются. Имеющиеся линии используются, как правило, для передачи цифровой информации с высокой скоростью на расстояния от нескольких сотен метров (связь между отдельными зданиями) до нескольких километров.

Вусловиях космического пространства узконаправленные пучки волн оптического диапазона распространяются практически без потерь, что делает более перспективным применение этого диапазона для линий типа «космос – космос».

5.6.3 Нелинейные эффекты в атмосфере при распространении лазерного излучения

При распространении в атмосфере сверхмощного излучения, достигаемого в современных лазерах, обнаруживаются нелинейные эффекты, возникающие в средах, свойства которых зависят от интенсивности воздействующего поля.

Эффект насыщения заключается в том, что при увеличении мощности излучения коэффициент молекулярного поглощения атмосферы уменьшается и наступает своеобразное «просветление» увеличение ее прозрачности. Этот эффект может иметь место при достижении плотности потока мощности около 107 Вт/см2, что вполне реально для современных лазеров.

Самофокусировка лазерного излучения в атмосфере. При распро-

странении лазерного излучения в атмосфере могут происходить изменения коэффициента преломления воздуха в канале пучка. При этом разница в значениях коэффициента преломления в канале пучка и вне его может быть такой, при которой устраняется расходимость пучка. Это явление называют са-

мофокусировкой лазерного излучения. Факт самофокусировки мощного лазер-

ного излучения в атмосфере подтверждается экспериментально.

82

Воздействие лазерного излучения на облака и туманы. Облучение облаков и туманов мощным направленным излучением сопровождается рядом эффектов, приводящих к изменению условий распространения. Наибольший практический интерес представляет значительное уменьшение ослабления поля за счет полного или частичного испарения капель воды под действием мощного излучения. Просветление облаков и туманов сильнее всего проявляется на длинах волн, которым соответствуют максимальные значения коэффициентов поглощения воды. Наиболее перспективен для этих целей интервал длин волн 10...25 мкм.

83

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.Петров Б.М. Электродинамика и распространение радиоволн. – М.: Горячая линия. – Телеком, 2003. – 558 с.

2.Ерохин Г.А., Чернышев О.В., Козырев Н.Д., Кочержевский В.Г. Антен- но-фидерные устройства и распространение радиоволн. – М.: Горячая линия – Телеком, 2004. – 368 с.

3.Баскаков С.И. Электродинамика и распространение радиоволн. – М.: Высшая школа, 1992. – 416 с.

4.Красюк Н.П., Дымович Н.Д.Электродинамика и распространение радиоволн. – М.: Высшая школа, 1974. – 536 с.

5.Грудинская Г.П. Распространение радиоволн. – М.: - Высшая школа,

1975. – 244 с.