激光在大气和海水中传输及应用 王英俭 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王英俭 著

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• 激光传输
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• 激光应用
• 光学工程
• 大气传播
• 水下传播
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• 激光技术
• 王英俭

店铺： 北京群洲文化专营店

出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118103120

商品编码：29324848480

包装：平装-胶订

出版时间：2015-12-01

基本信息

书名：激光在大气和海水中传输及应用

定价：98.00元

作者：王英俭

出版社：国防工业出版社

出版日期：2015-12-01

ISBN：9787118103120

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装-胶订

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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激光大气传输已成为近代大气光学及其工程应用领域*前沿、*活跃的研究内容之一，并取得一系列突破性进展。王英俭、范承玉、魏合理所*的《激光在大气和海水中传输及应用/现代激光技术及应用丛书》着重反映了当前激光大气传输问题的若干前沿进展br/> 本书主要介绍激光大气传输数学物理基础知识；激光在大气和海水中的衰减效应，以及一些重要的高分辨率大气分子吸收线参数；激光大气传输湍流效应和非线性热晕效应及其自适应光学相位校正问题的主要理论和实验研究结果，包括超短脉冲激光大气传输自聚焦效应的研究进展、激光大气传输在大气参数激光雷达探测、激光通信和激光成像中的应用br/> 本书内容新颖、物理概念清晰，可供从事与激光大气传输相关的科技工作者以及高等院校理工科大学生和研究生参考br/>

目录

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章 激光大气传输数学物理基础 1.1 光波传输方程及其近似 1.1.1 近轴近似标量波动方程 1.1.2 光波传输的几种近似求解方法 1.1.3 激光大气传输相位校正原理 1.2 地球大气的物理基础 1.2.1 大气基本状态与结构 1.2.2 大气的主要成分 1.2.3 大气流体动力学方程及其近似 1.3 激光大气衰减基础 1.3.1 大气气体分子吸收光谱基础 1.3.2 粒子光散射理论基础 1.4 大气光学湍流 1.4.1 大气湍流量纲分析 1.4.2 Kolmogorov湍流及其特征参数 1.4.3 非均匀各向同性湍流 1.5 小结与展望 参考文献第2章 激光在大气和海水中的衰减 2.1 大气气体分子的吸收 2.1.1 主要大气气体分子的吸收光谱 2.1.2 高分辨率、高灵敏度大气吸收光谱的测量方法 2.1.3 高分辨率大气分子吸收光谱的部分测量结果 2.1.4 激光大气分子吸收计算方法 2.2 大气气溶胶的衰减 2.2.1 大气气溶胶粒子对激光的吸收及其测量方法 2.2.2 气溶胶衰减计算方法 2.3 常用激光波长大气吸收和散射系数 2.4 激光在海水中的衰减 2.4.1 海水中光辐射传输方程 2.4.2 海水的光学性质 2.4.3 激光在海水中传输 2.5 小结与展望 参考文献第3章 激光大气传输湍流效应 3.1 激光大气传输湍流效应 3.1.1 光强和相位起伏及其频谱特性分析 3.1.2 光强闪烁 3.1.3 光束到达角起伏特征 3.1.4 激光传输Strehl比近似理论 3.2 湍流效应自适应光学校正 3.2.1 湍流效应相位校正及其残差近似分析 3.2.2 激光大气传输湍流效应及其相位校正实验研究 3.3 激光大气传输相位校正非等晕性 3.3.1 聚焦非等晕性 3.3.2 角非等晕性 3.4 强湍流效应的自适应光学校正若干问题 3.4.1 强闪烁效应对相位校正的影响 3.4.2 不连续相位及校正研究 3.4.3 并行梯度下降算法自适应光学校正 3.5 小结与展望 参考文献第4章 激光大气传输非线性效应 4.1 热晕效应的几何光学近似分析及其定标参数 4.1.1 稳态热晕效应 4.1.2 瞬态热晕效应 4.2 整束热晕效应相位补偿近似分析 4.2.1 等效热透镜效应的q参数变换 4.2.2 整束热晕相位校正定标参数分析 4.3 湍流热晕相互作用线性化理论 4.3.1 基本方程及其小扰动解 4.3.2 相位补偿下的Strehl比表达式 4.3.3 定标参数与计算分析 4.4 飞秒激光大气传输自聚焦效应 4.4.1 自聚焦的物理描述 4.4.2 稳态自聚焦理论 4.4.3 动态自聚焦理论 4.4.4 自聚焦的阈值 4.4.5 等离子体散焦效应 4.4.6 超短脉冲传输的单丝结构 4.4.7 飞秒光丝强度自陷现象 4.4.8 光束自净化现象 4.4.9 光丝自愈合现象 4.5 小结与展望 参考文献第5章 高能激光大气传输数值模拟与实验研究 5.1 激光大气传输数值计算模式 5.1.1 基本方程的坐标变换 5.1.2 激光大气传输的数值计算方法 5.1.3 激光大气传输的数值计算网格选取的基本原则 5.2 高能激光大气传输数值模拟与实验验证研究 5.2.1 热晕效应模拟实验研究 5.2.2 高能激光热晕效应实验研究 5.3 高能激光大气传输定标规律数值仿真研究 5.3.1 聚焦平台光束大气传输光束扩展理论分析 5.3.2 线性效应引起的光斑扩展 5.3.3 湍流效应与热晕效应相互作用的分析 5.4 小结与展望 参考文献第6章 激光大气传输应用 6.1 激光雷达大气探测技术 6.1.1 大气成分探测激光雷达发展简介 6.1.2 大气风速测量 6.1.3 大气湍流参数测量 6.2 激光大气传输在光通信中的应用 6.2.1 大气对通信的影响 6.2.2 激光通信中大气湍流的影响抑制技术 6.3 自适应光学鬼成像 6.3.1 鬼成像系统 6.3.2 自适应光学鬼成像系统 6.3.3 自适应光学鬼成像系统实验仿真 6.4 小结与展望 参考文献附录 常用激光波长大气分子与气溶胶吸收和散射系数

作者介绍

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文摘

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序言

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光波的奥秘：探索激光在大气与水体中的传播、交互与前沿应用 本书籍，题为《激光在大气和海水中传输及应用》，由王英俭先生精心撰写，旨在深入剖析激光这一高度定向、相干性强的光源，在复杂介质——大气和海水中的传输特性，并系统阐述其在诸多领域的创新应用。本书内容严谨、逻辑清晰，力求为读者构建一个关于激光与水、气相互作用的全面认知框架，并引领读者窥探激光技术如何驱动着科学探索、环境保护、海洋开发乃至国防安全等关键领域的发展。 第一部分：激光与大气——一场光与空气的较量 激光在大气中的传输并非如在真空中般畅通无阻，空气的组成、温度、湿度、压力以及微粒子的存在，都对其传播路径和能量衰减产生着复杂的影响。本书将首先从激光的基本性质出发，详述其与大气分子、原子发生散射、吸收、折射、衍射等现象的物理机制。 大气对激光的衰减效应： 读者将了解到，大气中的气体分子（如氮气、氧气）会选择性地吸收特定波长的激光，导致能量损失。水蒸气、二氧化碳等痕量气体更是重要的吸收源。此外，空气中的悬浮粒子，如灰尘、烟雾、水滴、冰晶等，对激光的散射和吸收作用尤为显著，这构成了激光传输中的“大气衰减”。本书将详细介绍瑞利散射（对短波长激光影响大）和米氏散射（对与粒子尺寸相当的激光影响大）的理论，并提供量化分析大气衰减的方法，包括利用大气透过率模型进行预测。 大气湍流的影响： 大气湍流是引起激光束畸变、闪烁、波前变形的主要原因。本书将深入探讨大气湍流的统计特性，如折射率起伏方差、外尺度和内尺度等，并分析这些参数如何影响激光束的横截面扩展、功率密度下降以及远距离传输的精度。读者将学习到描述激光束在湍流中传播的数学模型，例如高斯光束在湍流中的平均功率、闪烁指数以及束宽扩展等。 激光在大气中的传输现象： 除衰减和畸变外，激光在大气中还会产生其他有趣的现象。本书将介绍激光诱导的电离、放电，以及激光与大气粒子相互作用产生的非线性效应，如拉曼散射、布里渊散射等。这些现象不仅影响激光的传输，也为特定应用提供了可能，例如用于大气成分探测的拉曼光谱技术。 大气激光应用： 在透彻理解激光在大气中传输的挑战与机理后，本书将聚焦于激光在大气领域的广泛应用。 激光遥感与探测： 介绍基于激光雷达（Lidar）的技术，如何通过发射和接收激光脉冲，精确测量大气参数，如云层高度、气溶胶浓度、风速、湿度、温度等，为气象预报、气候研究、环境监测提供关键数据。 激光通信： 探讨自由空间光通信（FSOC）的原理与技术，分析激光在大气信道中实现高速、大容量数据传输的可行性与挑战，并介绍其在地面、空对空、空对海等通信场景中的应用潜力。 激光测距与导航： 讲解激光测距仪（LIDAR）在测量距离、地形测绘、自动驾驶导航等方面的应用，以及激光惯性导航系统（LINS）的工作原理。 激光清洗与材料处理： 讨论激光在去除大气污染物、表面清洁以及材料加工等工业应用中的优势。 第二部分：激光与海水——光在液态深渊的旅程 海水作为另一种复杂的光学介质，其对激光的传输行为与大气截然不同，却同样充满挑战。海水的深度、浊度、盐度、温度以及溶解物成分，都会对激光的传播产生深刻影响。 海水的光学特性： 本书将首先建立读者对海水光学特性的认知。海洋对光的衰减主要表现为吸收与散射。 吸收： 海水中的水分子本身对某些波长的光存在吸收。更重要的是，海水中溶解的有机物、无机盐以及浮游生物等，都会显著吸收特定波长的激光。例如，叶绿素对红光和蓝光有较强吸收，而海水的颜色（如蓝色）就与不同成分的吸收和散射特性有关。 散射： 海水中的悬浮粒子，如泥沙、浮游生物、气泡等，是引起散射的主要因素。这些粒子散射激光，导致光束扩散、能量降低，并使得水体呈现浑浊的视觉效果。本书将详细区分瑞利散射（由水分子引起）和米氏散射（由较大粒子引起），并介绍海洋光学中常用的散射模型，如Koschmieder定律、Jerlov水体分类等，用以描述不同海况下的可见光传播。 激光在海水中的衰减与畸变： 深入分析海水对激光的吸收与散射综合作用，即“海水衰减”。读者将学习到如何计算不同深度、不同海况下激光的传播距离与功率衰减。同时，海水中的湍流，虽然与大气湍流的机制有所不同，也会引起光束的闪烁和畸变，影响探测精度。此外，气泡、生物体等动态障碍物的出现，也会对激光的连续传输构成干扰。 激光在海水中的传输现象： 本书将探讨激光在海水中的一些特殊现象，如激光诱导荧光（LIF）技术，利用激光激发水体中的特定物质产生荧光，用于探测水体中的有机物、污染物等。还将介绍激光与水中粒子相互作用产生的声学信号，为激光声呐等技术奠定基础。 海水激光应用： 深刻理解激光在海水中的传输机制后，本书将重点阐述其在海洋领域的应用。 海洋遥感与探测： 介绍激光雷达在水下地形测绘、海洋生物资源普查、海底地质结构探测、海洋环境监测（如叶绿素浓度、溶解氧、污染物分布）等方面的应用。重点分析水下激光雷达（UWL）的设计原理与关键技术，以克服海水衰减的挑战。 水下通信： 探讨蓝色-绿色激光在水下通信中的优势，分析其传播距离和带宽限制，并介绍其在水下机器人通信、潜艇通信、海底观测网络等领域的应用前景。 海洋资源开发与利用： 讲解激光在水下切割、焊接、清洗等工程作业中的应用，以及其在海洋生物研究（如激光显微成像）中的作用。 海洋安全与军事应用： 介绍激光在水下探测、目标识别、反潜侦察等军事领域的应用，以及激光诱导水下爆炸效应的初步研究。 第三部分：前沿应用与未来展望——激光赋能未来 本书并非止步于基础理论与现有应用，更将目光投向激光在大气和海水领域的前沿研究与未来发展趋势。 先进激光技术： 介绍新型激光器（如超短脉冲激光、高功率激光）在大气和海水应用中的潜力，以及如何通过优化激光波长、脉冲特性来克服介质衰减。 自适应光学与信号处理： 探讨如何利用自适应光学技术补偿大气或海水湍流引起的像差，提高激光传输的稳定性和精度。介绍先进的信号处理算法，以从复杂背景噪声中提取有效激光信号。 多物理场耦合研究： 关注激光与大气、海水耦合作用的复杂性，例如激光与海浪、海流、以及大气边界层相互作用的研究，以及对这些复杂过程进行数值模拟与预测。 交叉学科应用： 展望激光技术与其他学科的融合，如与人工智能、大数据相结合，实现更智能化的激光探测与控制系统；与生物技术结合，开发新型的激光医疗或生物传感技术。 可持续发展与环境保护： 强调激光技术在环境监测、污染治理、资源可持续利用方面的作用，以及如何利用激光推动蓝色经济的可持续发展。 本书结构化地从激光的基本原理出发，深入分析其在大气和海水中的传输机理，并以此为基础，全面展示了激光技术在各个关键领域的应用现状与未来潜力。作者王英俭先生通过严谨的学术论述和丰富的实例，为读者提供了一扇通往激光科学与应用世界的大门，无论您是科研工作者、工程师、学生，还是对科技发展充满兴趣的读者，都能从中获得深刻的启发与宝贵的知识。本书旨在激发读者对光波奥秘的探索热情，并认识到激光作为一种强大的工具，正在以前所未有的方式改变着我们对自然界的认知与改造能力。

评分☆☆☆☆☆

读完这本书的目录和前言，我发现它是一部非常扎实的学术专著。作者王英俭先生在激光领域的研究绝对是功底深厚。我个人对于物理学的某些分支，例如光学和电磁波理论，有基础性的了解，这让我对书中可能涉及的激光传输模型、衍射理论以及波动光学原理有着一定的期待。虽然我不是直接从事激光研究的专业人士，但我一直对物理世界如何被人类科技所操控和利用感到着迷。这本书的主题——激光在大气和海水中传输及应用——恰好触及了我一直以来比较感兴趣的两个环境。大气作为我们最熟悉的介质，激光的传输会受到气象条件、大气成分等多种因素的影响，这其中的复杂性令人遐想。而海水，作为一个更为严苛和神秘的环境，光线的传播会面临更大的挑战，如何设计出能够有效应对海水衰减、浑浊等问题的激光系统，这其中的技术突破一定非常引人入胜。我尤其希望书中能有关于激光在水下通信、水下成像、水下激光雷达等方面的具体案例分析，这能够帮助我将书中的理论知识与实际应用联系起来。这本书的价值，相信不仅在于其理论的深度，更在于它能够启迪读者对于未来科技发展的思考。

评分☆☆☆☆☆

拿到《激光在大气和海水中传输及应用》这本书，我首先被它那严肃的学术风格所吸引。虽然我并非激光领域的专家，但一直以来对光学的神奇和激光的强大功能抱有浓厚的兴趣。我对书中关于激光与介质相互作用的物理原理充满期待，特别是激光在复杂环境下传输时所面临的挑战，例如在大气中会遇到的吸收、散射、衍射以及湍流效应，这些都会对激光的能量衰减和束腰漂移产生影响，这些都是非常值得深入研究的课题。而激光在海水中的传输，则是一个更加严峻的挑战，海水的吸收和散射特性与大气截然不同，如何设计出能够有效抵抗这些不利因素的激光系统，实现远距离、高精度传输，这其中的技术难度和创新之处，是我非常想了解的。我希望书中能够提供详细的理论分析和数学模型，但同时也能通过丰富的实验数据和实际应用案例，来佐证和阐释这些理论。我对书中可能涉及的激光在海洋探测、水下通信、甚至是在军事和科研领域中的应用前景，充满了好奇。这本书的出版，对于我们理解和掌握激光这一前沿技术，在不同介质中实现高效传输和广泛应用，具有重要的理论和实践意义。

评分☆☆☆☆☆

这本书，我早就听说过，但一直没机会拜读。最近终于入手，翻开第一页，就被作者的严谨和深邃所吸引。虽然我对激光在大气和海水中传输的具体细节了解不多，但我能感受到作者在这些领域耕耘多年的深厚功底。他不仅仅是简单地罗列公式和理论，而是将复杂的物理现象娓娓道来，仿佛能看到光线在空气中穿梭，在深邃的海水中跳跃。特别是关于激光在大气中传输时受到的各种衰减和散射效应的描述，让我想象到自己在户外夜晚抬头看到的星星，以及它们光芒穿越层层空气到达我们眼中的过程。虽然书中可能包含大量数学推导，但我相信作者会以一种易于理解的方式呈现，让即使不是专业人士的读者也能从中受益。书中关于激光在海洋中的应用，更是让我眼前一亮。想象一下，潜艇之间的通信，海底地形的探测，甚至是大洋深处的生物研究，这些都离不开激光技术的支持。作者的论述，让我对这些前沿科技有了更直观的认识。这本书的出版，无疑为我们打开了一扇了解激光技术在广阔自然环境中应用的新窗口。我迫不及待地想深入阅读，去探索那些未知的奥秘。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本书，我首先被它那硬朗的书名和作者的名字所吸引——“激光在大气和海水中传输及应用”配上“王英俭”这个名字，总给人一种权威和深度的感觉。我一直对光学和物理学抱有浓厚的兴趣，尤其是激光这种奇妙的光，它的应用领域之广，总是让我惊叹不已。虽然我对具体的传输机制和复杂的物理方程并不一定能完全理解，但我相信这本书会为我提供一个系统性的视角。我尤其对书中可能涉及的激光在大气中受到的瑞利散射、米氏散射以及大气湍流效应的影响感兴趣。这些因素如何影响激光束的传播距离和精度，我想书中会有详细的解答。而激光在海水中的应用，更是充满神秘感。海水对光的吸收和散射特性与大气截然不同，如何克服这些挑战，让激光信号在水下保持稳定传播，实现水下通信、探测甚至成像，这其中的技术难度和创新之处，让我充满了好奇。我期待书中能够有丰富的图表和实例，能够帮助我更好地理解那些抽象的理论。即使我无法完全掌握其中的每一个细节，但我相信，通过阅读这本书，我的知识视野将会得到极大的拓展，对激光技术在环境保护、海洋资源开发以及国防安全等领域的应用，也会有更深刻的认识。

评分☆☆☆☆☆

这本《激光在大气和海水中传输及应用》，光是书名就透露出一种专业且前沿的气息。我虽然不是光学或物理学的专业背景，但对“激光”这个词一直充满好奇，它总与高科技、精准和能量联系在一起。书中涉及的“大气”和“海水”这两个环境，也是我非常感兴趣的。我常常在想，为什么我们在电影里看到的那些激光武器，或者通信卫星上的激光通信，都能穿越那么远的距离？空气中的尘埃、水汽，甚至海洋深处那幽暗的环境，它们对激光到底会产生怎样的影响？作者王英俭先生的名字，也让我对这本书的严谨性有很高的期望。我希望书中能够有生动形象的比喻或者图示，来解释那些可能比较晦涩的物理原理，比如激光束在空气中是如何发散的，或者在海水中为什么会很快衰减。我也想知道，科学家们是如何克服这些困难，让激光在这些复杂环境中发挥作用的。例如，在环境保护方面，激光是否可以用来监测大气污染，或者探测海洋中的石油泄漏？在通信方面，激光能否成为水下通信的有力工具？这本书，我相信会为我打开一扇了解这些奇妙应用的大门，让我对科技的力量有更深的体会。