Тропосферно разсейване и отражение на лазерен лъч в облачния слой
Тропосферно разсейване и отражение на лазерно лъчение
в облачния слой
От Джон, K3PGP 06/12/97 - Rev 1.03
Някои от вас са наясно, че съм провеждал експерименти върху отражението на лазерен лъч в ниско разположени облачни слоеве и че правим тези експерименти от няколко седмици. Използвайки тези сигнали, успях да подобря моята приемо-предавателна система.
В следващите експерименти използвах нов приемник, лазерната предавателна система също беше усъвършенствана, благодарение на което успях да получа слаби разпръснати сигнали, отразени от напълно „ясно небе“. Точно така, при експериментите нямаше облаци в небето. Отличителна черта на тези отразени сигнали беше тяхното различие със сигналите, отразени в облачния слой.
Отражение и разсейване в облачния слой
Когато се използва разсейване и отражение на лазерния лъч в облачния слой, отразените сигнали винаги са по-силни и имат определена насоченост. Нивото на приетия сигнал се променя от +4 dB спрямо нивото на шума, когато източникът на отражение е малко над нивото на земята до повече от +27 dB, когато източникът на отражение е в зенита.
Сигурен съм, че големите разлики в нивото на получените отразени сигнали всъщност зависят от качеството на облачния слой и посоката на радиацията, насочена към която и да е част от него. Ъгълът на влизане на лазерния лъч в облачния слой може да бъде различен. Когато насочвате лазерен лъч към облачен слой под нисък ъгъл към хоризонта, по-голямата част от енергията на лъча ще бъде разпръсната в посока напред и много малко ще бъде отразена обратно към предавателната станция. Това беше потвърдено, когато беше получен сигнал от втората станция (маяк), излъчващ се от хоризонта. Когато лазерният лъч е насочен към зенита, напротив, по-голямата част от енергията на разсеяния и отразения сигнал ще се върне обратно към предавателната станция.
Вторият тип разпространение е открит в безоблачна нощ. По време на експериментите небето беше кристално чисто.
В експеримента бяха получени сигнали, които бяха за разлика от отразените в облаците; тези отразени сигнали бяха много слаби, когато лъчението беше насочено към зенита и достигнаха максимална стойност, когато лъчението беше насочено към хоризонта. Освен това нивото на отразените сигнали беше доста стабилно по амплитуда, за разлика от нивото на сигналите, отразени в облаците.
Типичните ехо са били -25 dB над нивото на шума и по-ниски при получаване на ехото от зенита. За регистриране на сигнала са използвани DSP, FET технологии, заедно със усредняването на сигналите във времето. Когато обаче постепенно намалих ъгъла на излъчване към хоризонта, получих силата на отразените сигнали до +4 dB спрямо нивото на шума. Това са напълно противоположни резултати в сравнение с експеримента върху отражението на лазерния лъч в облаците. Когато този факт беше обсъден, беше направено заключението, че колкото по-тънък е атмосферният слой (в зенита) - толкова по-малък е обемът на отразяващия слой - и по-ниско е нивото на отразения сигнал.
Причината за обратното разсейване от ясното небе не е точно известна, но съм сигурен, че това явление е много подобно на явленията, възникващи по време на микровълновото тропосферно разпространение на радиовълни до дължина на вълната от 780 nm, което също може да бъде отразено и разпръснати от водни пари, ледени кристали и атмосферно замърсяване. Когато небето е напълно ясно, обратното разсейване на сигнали може да бъде открито на разстояние 40-50 км от лазерния източник в посока напред през нощта.