Обнаружение инфракрасного лазерного излучения по его Релеевскому рассеянию в атмосфере Земли

Аннотация

В работе решена задача определения величины принимаемой рассеянной оптической мощности сторонних слаборасходящихся лазерных пучков, распространяющихся в атмосфере Земли, пассивным лазерным локатором (лидаром) в слабозамутненной прозрачной атмосфере, а также определен радиус действия лидара. В ночных условиях без солнечной засветки радиус действия лидара может составлять более 10000 км при обнаружении пучков с мощностью порядка 100 кВт. При наличии солнечной засветки радиус действия уменьшается на порядок. Экспериментальные и теоретические данные согласуются между собой, что подтверждает правильность теоретического подхода к решаемой задаче.

• лидар
• рассеяние Релея
• атмосфера
• солнечная засветка
• lidar
• rayleigh scattering
• atmosphere
• sunlight

Abstract (in English)

The paper solved the problem of determining the amount of received scattered optical power of third-party weakly diverging laser beams propagating in the Earth’s atmosphere by a passive laser locator (lidar) in a transparent atmosphere, and the radius of the lidar action was determined. At night, without sunlight, the lidar range can be more than 10,000 km when detecting beams with a power of about 100 kW in the 1 Hz frequency band. The lidar photodetector is made on the basis of an avalanche photodiode with a detecting ability (NEP) equal to 3.2 ^.10^{-14. In the presence of solar illumination, the range is reduced by an order of magnitude due to the additional noise of the illumination falling on the avalanche photodiode. However, if a wavelength of laser radiation is wellnoun, it is possible to use a narrow-band interference filter in front of the photodetector. In this case, the influence of solar illumination can be almost completely eliminated and the range of the lidar increases. Rayleigh scattering detection in the weakly turbid atmosphere of the Earth can also be used for long-distance communication or synchronization of remote sites over long distances. Experimental and theoretical data are consistent with each other, which confirms the correctness of the theoretical approach to the problem being solved.}

Для цитирования

Литература

1. V.I. Grigor'evskii, V.P.Sadovnikov, Y.A. Tezadov, A.V. Elbakidze. Scattering of Laser Radiation in the Earth’s Atmosphere and Its Influence on the Operation of Quasi-Continuous Lidar. Journal of communication technology and electronics, 2018, Vol. 63, No.9, pp. 961-964. DOI: 10.1134/S1064226918090073.
2. V.I.Grigorievsky, V.P.Sadovnikov, A.V.Elbakidse, Y.A.Tesadov. Passive detection of powerful laser radiation in the Earth's atmosphere. 2018 International Conference Laser Optics (ICLO), 4-8 June 2018, p. 77. DOI: 10.1109/LO.2018.8435743 Available at https://ieeexplore.ieee.org/document/8435743
3. Тимофеев Ю.М., Васильев А.В. Основы теоретической атмосферной оптики. С-Петербург, С-Петербургский университет, 2007.152 c.
4. Батраков С.А. Лазерные измерительные системы. M., Радио и связь, 1981. 147 с.