结合Sahu-Shanmugam和Fournier-Forand体积散射函数,使用蒙特卡罗方法建立水下激光传输信道模型,利用该模型分析了接收端的光束扩展特性。研究了三种典型水域下,接收视场角和接收面直径对光束功率密度的影响,以及不同接收距离下光束功率密度的分布特性。结果表明:随着水域散射系数的增大和传输距离的增加,会加剧光束分布扩展;随着接收面直径的增大,光束功率密度的变化趋势逐渐减小,光束功率密度幅值随着接收视场角的增大而增加;随着传输距离的增加,光束功率密度分布逐渐离散。这些结果为水下定位或水下接收机等设计提供参考。
《基于Sahu-Shanmugam和Fournier-Forand体积散射函数的水下激光传输特性分析》
在水下激光通信和导航技术领域，激光传输特性是至关重要的研究内容。这篇研究论文深入探讨了如何利用Sahu-Shanmugam和Fournier-Forand体积散射函数来理解和模拟水下激光传播的行为。Sahu-Shanmugam和Fournier-Forand体积散射函数是描述光在复杂介质中散射的重要理论模型，它们考虑了介质内部的不均匀性以及光与粒子间的相互作用，能够更准确地刻画水下环境中的散射现象。
研究采用了蒙特卡罗方法，这是一种基于随机抽样技术的数值模拟方法，它被广泛用于解决复杂的物理问题，特别是光在非理想介质中的传播。通过建立水下激光传输信道模型，研究人员可以模拟光束在水中的传播过程，并分析其在不同条件下的变化。
论文重点关注了接收端的光束扩展特性，即光束在经过水体传播后在接收端的扩散情况。研究表明，随着水域的散射系数增大，意味着水中的悬浮颗粒更多，导致光束的扩散加剧；同时，传输距离的增加也会导致光束分布的扩展。这是因为在长距离传播过程中，光束遭遇更多的散射事件，使得能量分散得更加广泛。
接收视场角和接收面直径对光束功率密度的影响也得到了揭示。当接收面直径增大时，虽然不能阻止光束的扩散，但能减缓光束功率密度的下降速度，这是因为更大的接收面积能捕捉到更多的散射光。另一方面，接收视场角的增加会提升光束功率密度的幅值，这是因为更大的视场角度能收集到更多来自不同方向的散射光。
此外，随着传输距离的增加，光束功率密度的分布变得越来越离散，这意味着光束的能量变得更加分散，这将直接影响到水下激光通信的信号质量和可靠性。这一发现对于设计水下定位系统或水下接收机至关重要，因为它们需要在光束扩散和能量损失的情况下确保有效接收和解码信号。
该研究通过理论建模和数值模拟，对水下激光传输的特性进行了深入研究，揭示了关键参数如散射系数、传输距离、接收视场角和接收面直径对光束功率密度的影响，为水下光学通信技术的发展提供了理论依据和实用指导。这些研究成果有助于优化水下设备的设计，提高水下通信的效率和稳定性，为未来水下技术的发展奠定了基础。
