ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Сигнал, излучаемый лазерным локатором, н его статистические характеристики в окрестности наблюдаемой цели из "Лазерная локация " В число характеристик, которыми описывается лазерный локационный сигнал, включаются и те, которыми обычно характеризуют любой локационный сигнал и которые связаны с его мощностью, видом используемой модуляции и режимом работы генератора (непрерывный, импульсный и т. д.). К особым характеристикам, свойственным в основном излучению лазера, следует отнести пространственную п временную когерентность светового сигнала. Данные характеристики являются чрезвычайно важными для лазерной локации. Однако прежде чем перейти к более детальному их обсуждению и рассмотрению возможных математических описаний лазерного излучения сделаем одно общее замечание. [c.8] Хорошо известно, что чем больше размер излучающе области, тем большую направленность имеет распространяющееся от нее электромагнитное излучение. Размеры светового пучка на выходе лазера являются сравнительно небольшие. В связи с этим используются специальные оптические системы (телескопического типа), основная роль которых сводится к масштабному увеличению размеров выходного пучка. В тех случаях, которые не будут особо оговорены, мы будем считать, что подобная оптическая система не нарушает общей структуры лазерного излучения. Это позволяет, формулируя модель лазерного излучения, относить ее сразу к выходной апертуре используемой оптической системы. [c.8] Заметим, что в (1.1.3), (1.1.5) и (1.1.6) опущены множители, модули которых равны единице и которые зависят только от значения R и несущественны для дальнейших исследований. [c.9] При большом числе мод в силу центральной предельной теоремы лазерное излучение нормализуется, т. е. с достаточно хорошей точностью описывается нормальным законом распределения. В [2] показывается, что это утверждение справедливо вне зависимости от того, имеют ли все излученные моды одну частоту или их частоты оказываются различными. Так как всякий нормальный закон однозначно описывается двумя первыми статистическими моментами, то, следовательно, особо важную роль для характеристики генери-руемого лазером излучения приобретает корреляционная функция. [c.10] Аргумент комплексной амплитуды Ва(р) описывает с учетом соответствующего масштабного множителя случайное распределение фаз, реализовавшееся в данном акте излучения. [c.11] Конкретные выражения функции корреляции /Са(рь рг) Для сферического и плоского резонаторов приводятся в [2]. [c.12] Заметим, что формула (1.1.16) является приближенной. В частности, при ее выводе не были учтены возможные неоднородности в активной среде лазера и неравномерность распределения интенсивности по модам. [c.12] Использование оптических систем, осуществляющих преобразование излучения с выхода лазера в тот сигнал, который излучается лазерным локатором, приводит к тому, что радиус корреляции последнего ра.к связан с рл.к соотношением ра.к=арл.к, где а — соответствующий масштабный коэффициент. Так как аналогичная связь справедлива и для величин Оа и а , то, следовательно, соотношения между размерами Оа и ра.к оказываются такими же, как и между Ол и Рл.к- Посмотрим, к чему приводят пространственные флуктуации. [c.12] Таким образом, нарушение пространственной когерентности излучения лазера приводит к увеличению угла расходимости лазерного 1пучка, и при 2ра.к йа ЭТОТ угол определяется уже не дифрак-/ ционным пределом Vaa, а отношением V2pa.K. Последнее можно трактовать как предел, устанавливаемый своеобразной дифракционной расходимостью, соответствуюш,ей одному корреляционному пятну. [c.14] Конечно использование формирующих оптических систем лазерного локатора и в этом случае улучшает расходимость, ибо с увеличением поперечных размеров пучка одновременно происходит увеличение и радиуса корреляции пространственных флуктуаций. [c.14] В результате относительный эффект оказывается такой же, как и для пространственно когерентного излучения, но абсолютное его значение уменьшается во столько раз, бо сколько ра.к Меньше аа. Естественно, что при этом снижаются и требования на качество формирующих выходное излучение оптических систем. [c.14] Откуда следует, что дисперсия флуктуаций интенсивности а/(г) в любой точке г равна квадрату среднего значения, т. е. [c.15] М0Ж1Н0 показать, что учет подобных отклонений приводит к незначительным уточнениям равенств (1.1.22) и (1.1.28), так что как оценочные эти соотношения оказываются вполне пригодными и для более общих ситуаций. [c.16] В формуле (1.1.31) не учитывается упоминавшийся ранее эффект — каждая отдельная мода имеет некоторую конечную ширину спектральной линии Дм. Однако в обычных ситуациях межмодовый интервал fi A o, так что вклад подобного уширения пренебрежимо мал. [c.17] Заметим, что в отличие от усреднения по пространству, которое обозначалось угловыми скобками, усреднение по времени будем обозначать горизонтальной чертой. [c.17] Если многомодовый лазер работает в импульсном режиме, то случайный процесс (1.1.30) становится существенно нестационарным. Тем не менее, если длительность импульса Ти существенно превышает время корреляции Тл.к, то в пределах интервала наблюдения сигнал можно по-прежнему считать стационарным. [c.17] Для синхронизованных мод поле Е г, 0 представляет собой регулярную функцию. В частности, если зы и амплитуды всех мод одинаковы, то лазерное излучение представляет собой последовательность импульсов длительностью TH=n/jV 2и с периодом повторения To=2njQ, равным периоду межмодовых биений. Таким образом, при одной и той же ширине спектра Af NQ в зависимости от фаз мод имеем либо практически нормальный случайный процесс, либо последовательность регулярных импульсов. Причем подбором свойств резонаторов может быть достигнута большая величина NQ, что позволяет генерировать чрезвычайно короткие импульсы. Так, в твердотельных лазерах и лазерах на красителях при синхронизации мод удается генерировать световые импульсы длительностью до 10 с. [c.18] В случае частично синхронизованных мод процесс Е г, t) является случайным. Его статистические свойства существенно зависят от характера частичной синхронизации. Если, например, фазы всех мод по-прежнему принимают случайные значения, но они распределены на интервале, меньшем чем 2л, то многомодовый процесс является периодически нестационарным. [c.18] Вернуться к основной статье