[发明专利]激光在等离子体中传播的反射系数和透射系数计算方法

说明书

本发明公开了激光在等离子体中传播的反射系数和透射系数计算方法，步骤1、将非均匀的等离子体分成多个薄层，再将每一层薄层看作是均匀等离子体层，根据边界条件，写出传输矩阵；步骤2、根据传输矩阵，获得所有相邻层之间的传输矩阵列方程；步骤3、根据相邻层之间的传输矩阵列方程，获得相邻层之间透射系数和反射系数；通过采用等离子体中电磁波传播的传输矩阵获得相邻两层等离子中的电磁波传播参数，能够用来计算电磁波在不同介电常数参数的等离子体层中的衰减以及用来研究等离子体中电波传播的特性。

技术领域

本发明属于无线激光通信技术领域，具体涉及激光在等离子体中传播的反射系数和透射系数计算方法。

背景技术

无线激光通信又被称为自由空间光通信或者大气激光通信，主要是以大气或者真空为媒介，使得载波激光在大气中传输有效信息的一种新型的通信技术。无线激光通信不仅拥有无线电通信的便利性，而且同时也继承了光纤通信中绝大部分的优点，尤其是通信容量大特点。无线激光通信凭借着传输速率高、方便灵活、保密性好、抗干扰性强、隐蔽性好、不需要频谱许可等特点脱颖而出，并且在军事和航天方面得到了广泛的应用，成为了一种极具竞争力的新兴通信技术。

近些年随着航天技术的发展，空间中的等离子体环境已经是人类开展空间探索活动的基本环境条件。在太空中，太阳的上层大气在受到激发时，能够射出超高速等离子体带电粒子流。而快速变化的太阳风形成的高速粒子流会严重影响地球的空间环境，太阳风引起的地磁暴、电离层暴等将会严重干扰无线通信，同时，太阳风等离子体也会对航天航空的探索产生深远的影响。由于激光是一种电磁波，因而可从等离子体对电磁波信号的影响入手分析等离子体对激光信号传输的影响。

发明内容

本发明的目的是提供激光在等离子体中传播的反射系数和透射系数计算方法，能够为等离子体内激光传播提供参数依据。

本发明所采用的技术方案是，激光在等离子体中传播的反射系数和透射系数计算方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、将非均匀的等离子体分成多个薄层，再将每一层薄层看作是均匀等离子体层，根据边界条件，写出传输矩阵；

步骤2、根据传输矩阵，获得所有相邻层之间的传输矩阵列方程；

步骤3、根据相邻层之间的传输矩阵列方程，获得相邻层之间透射系数和反射系数。

本发明的特点还在于：

步骤1具体过程为：

将非均匀的等离子体分成多个薄层，将每个薄层作为一个区域，对每个薄层进行区域划分，依次为1,2,3…n；

取所有相邻层之间的传输矩阵列方程：

其中，A₀表示入射波，B₀表示反射波，A_n表示透射波；

将非均匀的等离子体层细分为n层，其中，第m层的厚度为d_m+1-d_m，最后一层的厚度为d_p-d_n，设入射波的电场极化方向为Z轴正向，并由X轴正向入射到等离子体层中；

考虑Y方向磁场的影响，第m层中的复介电常数表示为：

其中，ω_p,m为第m层的等离子体频率，ω为电磁波频率，υ为等离子体的碰撞频率，ω_ce电子回旋频率为：

ω_ce＝eB/m_e (3)

第m层的传播常数表示为：