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利用受激布里渊散射探测水下物体研究

作　者: 武立华
导　师: 吕月兰
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 光学工程
关键词: 受激布里渊散射水下物体探测单池聚焦结构
分类号: O439
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

本文提出了利用单池聚焦结构受激布里渊散射实现水下物体探测方法。由电磁场的Maxwell方程和能量传输方程推导出SBS的基本耦合波方程组出发，建立用于数值计算的SBS单池相位共轭镜的物理模型，在时间上使用隐式有限差分法，在空间上使用后向差分法，对耦合波方程组离散化。然后用Fortran语言编写用于单池聚焦结构SBS过程进行数值模拟的计算程序。利用编写的计算程序对单池聚焦结构SBS过程进行数值模拟，研究海洋参数(折射率、盐度及温度)、聚焦参数(包括焦距、池长和镜池间距)和泵浦参数(包括泵浦功率和泵浦脉宽)对SBS的影响，总结单池聚焦结构SBS能量反射率、峰值功率放大率、SBS延迟时间随上述参数的变化规律。根据数值模拟结果选择实验参数，在实验室范围内进行基于SBS水下物体探测的研究，实验结果表明，在200cm的探测范围内，实验误差小于10cm，其中误差取决于激光脉冲宽度、光电探测器的响应速度和示波器采样率。之后又对聚焦参数、泵浦参数海洋参数影响单池聚焦结构SBS的能量反射率的特性规律进行了实验验证，实验得出的规律与理论计算结果基本一致。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第1章绪论  9-15
  1.1 论文背景及研究目的和意义  9
  1.2 利用光散射探测物体的研究概况  9-11
    1.2.1 国外利用光散射探测物体的研究概况  9-11
    1.2.2 国内利用光散射探测物体的研究概况  11
  1.3 本文研究内容与方案  11-15
    1.3.1 研究内容  11-12
    1.3.2 研究方案  12-15
第2章受激布里渊散射的基本理论  15-28
  2.1 受激布里渊散射的基本理论  15-17
    2.1.1 受激布里渊散射的一般描述  15-17
  2.2 受激布里渊散射的经典理论  17-26
    2.2.1 稳态SBS理论  18-21
    2.2.2 瞬态SBS理论  21-26
  2.3 本章小结  26-28
第3章海水参数对SBS影响的数值模拟  28-38
  3.1 引言  28
  3.2 海水参数对SBS的影响  28-37
    3.2.1 海水折射率对SBS的影响  28-31
    3.2.2 海水盐度对SBS的影响  31-33
    3.2.3 海水温度对SBS的影响  33-37
  3.4 本章小结  37-38
第4章泵浦参数和聚焦参数对SBS影响的数值模拟  38-50
  4.1 泵浦参数对SBS的影响  38-41
    4.1.1 泵浦能量对SBS的影响  38-39
    4.1.2 泵浦脉宽对SBS的影响  39-41
  4.2 聚焦参数对SBS的影响  41-47
    4.2.1 不同焦距对SBS的影响  41-43
    4.2.2 不同镜池间距对SBS的影响  43-45
    4.2.3 不同池长对SBS的影响  45-47
  4.3 利用受激布里渊散射探测水下物体的理论研究  47-49
  4.7 本章小结  49-50
第5章水下物体探测的实验研究  50-61
  5.1 引言  50
  5.2 实验装置  50-52
    5.2.1 实验原理  50-52
  5.3 基于SBS水下物体探测的实验研究  52-56
    5.3.1 一定焦距情况下探测物体的实验研究  52-55
    5.3.2 选择不同焦距探测焦斑处物体的实验研究  55-56
  5.4 聚焦参数对SBS能量反射率影响的实验研究  56-58
    5.4.1 焦距对SBS能量反射率影响的实验研究  56-57
    5.4.2 介质池长对SBS能量反射率影响的实验研究  57-58
  5.5 泵浦能量对SBS能量反射率影响的实验研究  58-59
  5.6 介质温度对SBS能量反射率影响的实验研究  59-60
  5.7 本章小结  60-61
结论  61-63
参考文献  63-65
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  65-66
个人简历  66-67
致谢  67

利用受激布里渊散射探测水下物体研究

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