空中-水下蓝绿激光通信信道特性分析∗

李寅龙 毛忠阳 刘锡国

（海军航空大学 烟台 264001）

1 引言

蓝绿激光通信因水下穿透性强、传输速率高、保密性好等优点逐渐成为空中对水下目标通信的主要方式［1］。由于空中-水下通信距离长且信道环境复杂，因此需要对信道特性进行分析。众多学者对信道特性分析问题开展研究，其中司立宏［2］研究了蓝绿激光通信上行链路的信道特性，何谷强［3］分析了蓝绿激光通信下行信道的光学特性，苗希彩［4］建立蓝绿激光通信下行信道模型并仿真计算功率衰减特性，胡秀寒等［5］在云层存在的条件下分析蓝绿激光通信信道特性。但以上文献都对信道自身固有特性进行分析，并未考虑信道环境对通信性能的影响。因此本文从实际测量角度出发，将空中-水下信道从为大气、气-海、海水三部分结合云雾等天气情况综合分析，并研究整体链路对通信质量的影响。

2 大气信道分析

空中-水下信道中大气信道约占整个信道长度的99%，大气信道对激光的影响主要体现在大气和云、雾对激光光强的衰减。

2.1 垂直链路大气衰减

大气衰减由大气中的分子与气溶胶粒子造成，通常使用朗伯定律描述激光在大气中的透过率。激光垂直传输时，对大气分层计算有［6］：

式中，μa为大气衰减系数，Ha为光在大气中的传输距离。考虑四种因素对大气衰减系数的影响［7］：

式中，αm为气溶胶吸收系数，αa为分子吸收系数，βm为气溶胶散射系数，βa为分子散射系数。

蓝绿激光位于“大气窗口”中，此时分子吸收对光束的吸收作用很小，可以忽略。……