海洋典型悬浮团聚颗粒蓝绿激光的散射和吸收特性研究

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海洋悬浮团聚颗粒对水下蓝绿激光通信、海底探测、海洋救生和潜艇作战等方面有着重要的研究意义。真实海底中的悬浮颗粒物数量多结构复杂,导致水下蓝绿激光通信过程中造成了大量的蓝绿激光能量衰减,造成了通信过程误码率的提升。因此研究海洋悬浮颗粒对蓝绿激光的散射吸收特性具有重要的研究价值。海洋悬浮颗粒大致分为两大类,分别是非色素海洋悬浮颗粒和海洋浮游藻类颗粒物,本文依据相关资料文献建立了大量的海洋悬浮颗粒团聚模型,利用离散偶极子理论研究分析了以上模型的蓝绿激光散射吸收特性,研究内容如下:1、建立了多个非色素海洋悬浮粒子模型,讨论了非色素海洋悬浮粒子数目、非色素海洋悬浮粒子尺寸和团聚种类对非色素海洋悬浮团聚泥沙粒子模型散射、吸收和消光等系数的影响。2、考虑到海洋悬浮藻类植物对水下蓝绿激光通信的影响,建立了单藻类模型、三个单藻类团聚模型和四个单藻类团聚模型,研究了单个藻类粒子尺寸对以上单个藻类模型散射、吸收和消光系数的影响;考虑了有无中间混合层对单藻类团聚模型散射强度的影响。3、考虑到海洋团聚浮游藻类植物构成复杂,建立了多个丝状藻类植物模型和丝状团聚藻类植物模型,研究了以上丝状藻类植物模型的散射、吸收和消光等系数。数值结果表明:非色素悬浮颗粒模型随着粒子尺寸的增加各个模型的散射、吸收和消光系数也在递增,不同尺寸非色素悬浮粒子的散射强度随着散射角度的增加递减,其中大尺寸的粒子模型的散射强度大于小尺寸粒子的散射强度。海洋浮游藻类植物模型随着粒子尺寸的增加各个模型的散射、吸收和消光系数也在递增,且模型体积越大散射系数越大。几种浮游植物里有均匀混合层的浮游植物模型散射强度大于没有中间混合层的浮游植物粒子模型的散射强度,且随着散射角度的增加各个模型的散射强度递减。大尺寸海洋浮游植物的散射强度大多集中在前向散射区,大尺寸团聚粒子的极小值大多存在后向散射区,海洋浮游植物的散射矩阵比值大多存在很多震荡,且随着模型尺寸增加后向散射区震荡加剧。
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