ів. Крім молекулярного поглинання поширенню променя заважає молекулярне розсіювання променевої енергії мікросгусткі молекул повітря, що володіють різною щільністю і різними показниками заломлення. Ці неоднорідності в газовому середовищі вельми нестабільні і залежать від місцевих температурних умов, пори року і доби, а також від вмісту домішок в кожній конкретній микрозоне атмосфери. Молекулярне розсіяння досить добре вивчено. Складені великі таблиці коефіцієнтів розсіювання в видимій та інфрачервоній областях спектру, що забезпечують досить точний кількісний розрахунок втрат енергії випромінювання на заданій відстані. Цей тип розсіювання не робить істотного шкоди АЛС на відміну від аерозольного розсіювання, яке буде розглянуто нижче. Атмосфера являє собою механічну суміш з газів, пари, крапель рідини і твердих частинок. У ній завжди у змінному кількості присутні пил, дим, кристалики льоду. Тому атмосфера є аерозолем, склад якого безперервно змінюється через перемішування. Говорячи про аерозольному розсіянні загалом, мають на увазі аерозольне ослаблення, обумовлене не тільки розсіюванням, а й поглинанням випромінювання частинками аерозолю. Всі типи атмосферних аерозолів можна об'єднати в наступні основні класи: хмари, тумани, димки, морозь і опади - дощ або сніг. У хмарах і туманах найбільш ймовірне значення радіуса частинок становить 5-6 мкм, а в серпанку на 1-2 порядки менше. Тому ослаблення мікронного випромінювання в серпанку нижче.
На малюнку 8 наведені криві ослаблення лазерного сигналу в різних аерозолях за даними Інформаційно-технологічного центру Новосибірська [1].
Рис. 8. Залежність ослаблення світла в аерозолях від відстані при різних метеофакторами [1].
1 - сніг середньої щільності (МДВ=1 км), 2 - сильний дощ (40 мм/год), 3 - сніг невеликий щільності (МДВ=1,5 км), 5 - димка (МДВ =2 км), 6 - граничний рівень, 60 дБ
На рис. 8 видно, що головними обмежувачами дальності АЛС є густий сніг і густий туман, для яких аерозольне ослаблення максимально. На поширення лазерного променя сильний вплив робить також турбулентність атмосфери, тобто випадкові просторово-часові зміни показника заломлення, викликані переміщенням повітря, флуктуаціями його температури і щільності. Тому світлові хвилі, що поширюються в атмосфері, відчувають не тільки поглинання, але і флуктуації переданої потужності. Турбулентність атмосфери призводить до спотворень хвильового фронту і, отже, до коливань і уширению лазерного пучка і перерозподілу енергії в його поперечному перерізі. У площині приймальної антени це проявляється в хаотичному чергуванні темних і яскравих плям з частотою від часток герца до декількох кілогерц. При цьому іноді виникають завмирання сигналу (термін запозичений з радіозв'язку) і зв'язок стає нестійкою. Завмирання найбільш сильно проявляється в ясну сонячну погоду, особливо в літні спекотні місяці, в години сходу і заходу сонця, при сильному вітрі. Наприклад, на рис. 9 показані дві крайні залежності ймовірності помилок BER для системи АЛС Інформаційно-технологічного центру (Новосибірськ) від дальності зв'язку при ясній погоді - одна в умовах сильної турбулентності атмосфери, інша в слабкою. Звичайні значення BER лежать між цими кривими [1].
Рис. 9. Залежність ймовірності помилок BER від відстані при слабких завмираннях в атмосфері [1]
На рис.9 [1] (крива 1) і сильних завмираннях (крива 2) для АЛС ЛАЛ2 +. Дощ, туман, сніг, серпанок відсутні.
Найпростішим способом боротьби з завмираннями є збільшення розміру приємний оптичної антени або використання декількох приймальних антен (до 8). При цьому відбувається усереднення флуктуацій випромінювання, прийнятого окремими елементами, і вирівнювання сигналу. При практичному використанні лазерів в системах атмосферної зв'язку необхідно враховувати сукупний вплив взаємодії випромінювання з атмосферою - одночасно поглинає, рассеивающей і випадково неоднорідною середовищем. Цей вплив може змінюватися в надзвичайно широкому діапазоні. Тому для забезпечення працездатності АЛС на заданій дистанції з певним рівнем надійності (або доступності каналу) необхідно мати достатній динамічний запас енергетичного потенціалу.
Поширення лазерного випромінювання у відкритих ненапрямлених каналах супроводжується більш складними ефектами. Середовищем поширення тут може бути вільний космічний простір (космічні канали), атмосфера (атмосферні канали), водне середовище (підводні канали). Відкриті оптичні канали зв'язку використовуються при побудові систем лазерної локації і навігації, лазерних систем дистанційного зондування, систем лазерного наведення, прицілювання й цілевказівки, систем мобільного лазерного зв'язку.
Для оптичного діапазону атмосферні канали передачі являють собою канали розповсюдження з...
