陳芳芳，趙金剛

（濰坊學(xué)院 信息與控制工程學(xué)院，山東 濰坊 261061）

引 言

隨著激光測(cè)距、激光制導(dǎo)、激光遙感及激光自由空間通信等技術(shù)的發(fā)展，對(duì)激光技術(shù)的研究變得越來(lái)越重要。激光在大氣中的傳輸不僅要受到大氣折射、大氣吸收、大氣散射和大氣湍流等線性效應(yīng)的影響，還要受到熱暈、受激拉曼散射等非線性效應(yīng)的影響。這些影響主要表現(xiàn)在激光能量衰減和光束質(zhì)量惡化兩個(gè)方面[1]。大氣衰減效應(yīng)是激光大氣傳輸?shù)闹匾绊懸蛩刂?，這主要是由懸浮微粒的吸收散射造成的[2]。懸浮微粒是大氣的重要組成部分，懸浮微粒對(duì)激光信號(hào)的衰減，使得激光能量變小、信號(hào)質(zhì)量變差，因此從多方面研究大氣懸浮微粒對(duì)激光傳輸透過(guò)率的影響具有重要意義。

對(duì)懸浮微粒衰減特性的研究最早始于1908年的Mie散射理論[3]。在18世紀(jì)末19世紀(jì)初，Lorenz[4]和Mie[3]分別在Maxwell電磁場(chǎng)方程的基礎(chǔ)上建立了Lorenz-Mie理論，為懸浮微粒的散射分析提供了理論基礎(chǔ)。1951年，Aden和Kerker[5]探討了球形粒子在平面波作用下的散射特性，基本思路是在適當(dāng)條件下將多個(gè)散射還原簡(jiǎn)化為著名的單粒子散射。1957年，Hulst和Deirmendjian[6]在G.Mie理論的基礎(chǔ)上推導(dǎo)了近似公式，使Mie散射的應(yīng)用更為簡(jiǎn)單。1983年，Bohren和Huffman[7]對(duì)散射現(xiàn)象進(jìn)行了廣泛的討論，給出了更加具有概括性的理論解釋。2000年，黃世鴻等[8]研究了邊界地區(qū)懸浮微粒散射吸收系數(shù)。2006年，Kaufman和Koren[9]利用AERONET觀測(cè)資料發(fā)現(xiàn)，懸浮微粒的太陽(yáng)輻射吸收與云量成反相關(guān)。2011年，Eranda[10]研究了燃燒和非燃燒條件下產(chǎn)生的煙霧粒子性能。2015年，Peters-Lidard等[11]于NASA建?；A(chǔ)上建立了懸浮微粒預(yù)測(cè)模型。這些對(duì)懸浮微粒的各種研究都為懸浮微粒激光衰減分析提供了理論基礎(chǔ)。

1 大氣懸浮微粒對(duì)激光透過(guò)率影響的理論基礎(chǔ)

大氣懸浮微粒包含固體和液體小顆粒群[12]，因此，懸浮微粒的吸收散射也包含兩部分：一部分是懸浮的固體小顆粒，如各種粉塵，花粉、孢子等以固體微粒形式分散在空氣中形成的的煙塵的吸收散射；另一部分是凝聚在固體表面的液體小顆粒[13]，如以水滴的形式分散在空氣中的云、霧液體小顆粒的吸收散射。懸浮微粒的衰減作用，是以一定規(guī)律將激光輻射能量重新分布。吸收衰減是由于懸浮微粒與入射光波相互作用將其改變?yōu)槠渌问降膬?nèi)能。散射衰減則是由于激光入射到懸浮粒子上時(shí)，入射能量被反射，形成次生波，再向四面八方輻射，減少了原來(lái)激光傳播方向上的能量[14]。相對(duì)于散射衰減，懸浮微粒的吸收衰減可忽略不計(jì)，因此本文主要研究大氣懸浮微粒的散射對(duì)激光傳輸透過(guò)率的影響。懸浮微粒結(jié)構(gòu)復(fù)雜多變[15]，其光學(xué)特性與粒子大小、形狀和化學(xué)成分等密切相關(guān)，從不同方面對(duì)激光透過(guò)率的影響進(jìn)行研究，具有很高的科學(xué)意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

1.1 大氣懸浮微粒的特性

1.1.1 大氣懸浮微粒的分類

根據(jù)IAMAP（國(guó)際氣象與大氣物理協(xié)會(huì))提出的大氣懸浮微粒標(biāo)準(zhǔn)輻射大氣模型，一般將粒子按成分將懸浮微粒分為六種[16]：1) 水溶性微粒；2) 海洋性微粒，是海浪濺沫形成的，含30%的海鹽和70%的水；3) 沙塵性微粒；4) 煤煙微粒；5) 火山灰；6) 硫酸微粒。六種懸浮微粒的前面四種粒子主要出現(xiàn)在對(duì)流層，后兩種出現(xiàn)在平流層中。這些微粒半徑范圍從0.001 μm～20 μm不等，粒子數(shù)密度[17]約為10～107cm-3。懸浮微粒直徑大于5 μm，由于重力作用很容易沉降下來(lái)，小于5 μm的微粒則能夠長(zhǎng)期懸浮于大氣中。

1.1.2 大氣懸浮微粒的模態(tài)分布

懸浮微粒的模態(tài)是其粒徑分布最重要的表征參數(shù)之一。懸浮微粒的三種模態(tài)[17]分別為愛(ài)根核模態(tài)(Aitken mode,Dp≤0.08 μm)、積聚模態(tài)(accumulation mode, 0.08≤Dp≤2 μm)和粗粒子模態(tài)(coarse particle mode,Dp＞2 μm)。愛(ài)根核模態(tài)和積聚模態(tài)中的粒子統(tǒng)稱細(xì)粒子。

由于近年來(lái)工業(yè)的快速發(fā)展，原有的部分描述懸浮微粒模態(tài)的模型已不太適用[18]。大量的數(shù)據(jù)分析和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)數(shù)正態(tài)分布函數(shù)[12]是對(duì)粒子譜較好的擬合，能夠模擬實(shí)際大氣懸浮微粒的雙峰或多峰分布。對(duì)數(shù)正態(tài)分布表達(dá)式為

式中：N0為單位截面內(nèi)大氣柱的微粒數(shù)；r為粒子半徑；r0為模半徑： σ 為平均方差。表1為標(biāo)準(zhǔn)輻射大氣(SRA)懸浮微粒模型對(duì)數(shù)正態(tài)譜分布參數(shù)[12]。

表1 懸浮微粒模型對(duì)數(shù)正態(tài)譜分布參數(shù)Tab. 1 Lognormal spectral distribution parameters of suspended particle model

1.1.3 大氣懸浮微粒的折射率

光束通過(guò)大氣時(shí)，由于遇到大氣中不同的懸浮微粒而發(fā)生偏折。懸浮微粒是由多種物質(zhì)組成的，不同組合的光學(xué)特性可由復(fù)折射率[19]體現(xiàn)為

式中，n和k分別為復(fù)折射率的實(shí)部和虛部。實(shí)部表示粒子散射特性，取決于電磁波在傳輸介質(zhì)中的傳播速度，表示光在該媒介傳輸時(shí)比真空中慢了多少倍，是真空中電磁波波速與在這種介質(zhì)中波速之比。虛部為粒子吸收特性，能表示該懸浮微粒對(duì)地氣系統(tǒng)是增溫效應(yīng)還是冷卻效應(yīng)，其值大小決定于電磁波在吸收性介質(zhì)中傳播時(shí)的衰減，與這種媒介對(duì)光波的吸收能力有關(guān)。微粒的復(fù)折射指數(shù)取決于其化學(xué)成分，對(duì)于不同波長(zhǎng)的激光輻射，其值也各不相同。實(shí)部在可見(jiàn)光范圍內(nèi)的取值約為1.33～1.6，而虛部在可見(jiàn)光與紅外波段比變化較大，其值約為0～1.0。粒子復(fù)折射率與激光波長(zhǎng)和組成成分密切相關(guān)，從大量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)看，相對(duì)濕度小于30%的干粒子實(shí)部約為1.5～1.8。

1.2 激光透過(guò)率計(jì)算理論

由于激光波長(zhǎng)和微粒尺度的不同，可將散射分為 Rayleigh 散射、Mie 散射和幾何散射等[20]，其中， Rayleigh 散射和 Mie 散射對(duì)激光波長(zhǎng)有選擇性。Rayleigh 散射是在微粒尺度比激光波長(zhǎng)小得多時(shí)適用；Mie散射在微粒尺度與激光波長(zhǎng)可比擬的情況下適用。因此，可以用Mie散射理論研究懸浮微粒散射[21]。Mie散射又稱粒子散射。Mie散射理論是Maxwell方程對(duì)處在均勻介質(zhì)中的均勻顆粒在平面單色波的照射下的嚴(yán)格數(shù)學(xué)解[22]。由Mie散射理論可知，距離散射體L處p點(diǎn)的散射光強(qiáng)為

式中： λ 為波長(zhǎng)；I0為入射光強(qiáng)；Isca為散射光強(qiáng)； θ 為散射角；φ為偏振角。

式中：S1(θ) 和S2(θ) 是振幅函數(shù)；an和bn是與貝塞爾函數(shù)和漢克爾函數(shù)有關(guān)的函數(shù)； πn和 τn連續(xù)勒讓德函數(shù)，僅與散射角 θ 有關(guān)。其中有

式中：φn(α) 和 εn(α) 分別是貝塞爾函數(shù)和第一類漢克爾函數(shù)；φ′n(α) 和 ε′n(α) 分別是φn(α) 和 εn(α)的導(dǎo)數(shù)； α =πD/λ ；D為微粒直徑； λ 為波長(zhǎng)；m是折射率。因此，只要知道an和bn，就能計(jì)算出散射光強(qiáng)。懸浮微粒散射對(duì)激光衰減的影響較大，是本文主要的研究?jī)?nèi)容。根據(jù)郎伯比爾定律T=It/I0=(1-Isca)/I0可得到透過(guò)率值，其中：It為接收光強(qiáng)；I0為出射光強(qiáng)。

2 大氣懸浮微粒對(duì)激光傳輸衰減模型仿真

懸浮微粒變化最大的區(qū)域是地表之上2 km內(nèi)的邊界層[12]，根據(jù)各地區(qū)大氣中所含懸浮微粒的種類和濃度的不同，邊界層懸浮微粒一般分為陸地型、海洋型、沙漠型、極地型。以上僅僅描述典型的情況，實(shí)際上各個(gè)特定地區(qū)的懸浮微粒情況和當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境密切相關(guān)，組分上可能復(fù)雜多變，并且具有高度可變的時(shí)間和季節(jié)特征。

本文基于Mie散射理論的透過(guò)率模型中懸浮微粒類型采用Hess等[23]總結(jié)的各種典型模式構(gòu)成。

2.1 懸浮微粒復(fù)折射率對(duì)激光透過(guò)率的影響

最直接反映懸浮微粒光學(xué)特性的物理量是它的復(fù)折射率，微粒的復(fù)折射率值取決于它的化學(xué)成分，不同的入射光波波長(zhǎng)有不同的復(fù)折射率[18]。

水溶性粒子由可溶性無(wú)機(jī)鹽或者有機(jī)物組成，不可溶性物質(zhì)主要有土壤、巖石微粒、煙粒、有機(jī)物、細(xì)菌、燃燒的產(chǎn)物等。

我們以水溶性粒子和不可溶性粒子為例研究復(fù)折射率對(duì)激光傳輸?shù)挠绊懀Y(jié)果如圖1和圖2，改變微粒的實(shí)部和虛部觀察透過(guò)率的變化。激光波長(zhǎng)范圍0.314～1 μm，傳輸距離為5 000 m。

圖1 水溶性粒子的復(fù)折射率對(duì)激光透過(guò)率的影響Fig. 1 Influence of complex refractive index of water-soluble particles on laser transmittance

圖2 不可溶性粒子的復(fù)折射率對(duì)激光衰減的影響Fig. 2 The influence of the complex refractive index of insoluble particles on the laser attenuation

從圖1(a)水溶性粒子復(fù)折射率對(duì)激光衰減的影響可以看出，虛部相同時(shí)，實(shí)部越大，透過(guò)率越小，即值越大，懸浮微粒散射能力越強(qiáng)，衰減越嚴(yán)重。從圖1(b)可以看出，實(shí)部相同時(shí)，虛部越大，透過(guò)率越小，即k值越大，懸浮微粒吸收能力越強(qiáng)，衰減越嚴(yán)重。

圖2為不可溶粒子復(fù)折射率實(shí)部和虛部變化對(duì)激光衰減的影響。從圖2(a)不可溶性粒子對(duì)激光透過(guò)率的影響可以看出，復(fù)折射率實(shí)部或虛部的增大，煤煙粒子的透過(guò)率均是隨波長(zhǎng)的增加而減小，與水溶性物質(zhì)和不可溶性物質(zhì)表現(xiàn)出不同特性。并且在2(b)中，虛部值為0，即只有散射的透過(guò)率隨波長(zhǎng)變化時(shí)出現(xiàn)一定震蕩，這主要是由于不可溶粒子存在雙峰或多峰所致[24]。

對(duì)比圖1和圖2可以看出，懸浮微粒類型不同，改變實(shí)部或虛部折射率對(duì)激光透過(guò)率影響不同。由于組成懸浮微粒的成分和物質(zhì)比較復(fù)雜，懸浮微粒的復(fù)折射率對(duì)透過(guò)率的影響并沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)或相同的趨勢(shì)。但是，通過(guò)復(fù)折射率的變化，我們可以看出不同粒子對(duì)透過(guò)率影響的大小，即：同等條件下，不可溶性粒子對(duì)激光衰減的影響更大。

2.2 懸浮微粒模態(tài)對(duì)激光透過(guò)率的影響

愛(ài)根核模態(tài)、集聚模態(tài)和粗粒子模態(tài)是懸浮微粒的三種模態(tài)。愛(ài)根核模態(tài)一般是高溫或化學(xué)變化生成[17]的懸浮微粒，此類微粒半徑小、數(shù)量大、表面積大并且很不穩(wěn)定，容易相互碰撞而變?yōu)榉e聚模態(tài)。積聚模態(tài)包含大氣中95%的硫酸鹽微粒和96.5%的銨鹽微粒，微粒一般通過(guò)擴(kuò)散過(guò)程消除，不易通過(guò)干濕沉降消除。粗粒子模態(tài)主要是工業(yè)源和生活源燃燒排放、機(jī)械粉碎、交通運(yùn)輸和各種自然源生成的一次懸浮微粒，其主要成分為無(wú)機(jī)物，粗粒子受區(qū)域局部排放的影響較為顯著。

我們以海鹽粒子和礦物質(zhì)粒子為例研究不同模態(tài)對(duì)透過(guò)率的影響。激光波長(zhǎng)范圍取波長(zhǎng)0.314～1 μm，傳輸距離為5 000 m。圖3和圖4分別給出了礦物質(zhì)和海鹽微粒在積聚模態(tài)和粗模態(tài)下的透過(guò)率。圖3和圖4可以看出，粗模態(tài)對(duì)透過(guò)率的影響大于積聚模態(tài)，這是由于粒子越大，對(duì)激光的散射越強(qiáng)，大粒子的散射能力明顯高于小粒子，而且，同等條件下礦物質(zhì)微粒對(duì)激光衰減的作用大于海鹽微粒。

圖3 礦物質(zhì)模態(tài)Fig. 3 Mineral mode

圖4 海鹽粒子模態(tài)Fig. 4 Sea salt particle mode

2.3 波長(zhǎng)對(duì)激光透過(guò)率的影響

我們使用Mie散射理論模型仿真計(jì)算陸地型、海洋型、沙漠型和極地型模式下的激光透過(guò)率，進(jìn)而研究激光波長(zhǎng)與微粒特性對(duì)激光大氣傳輸?shù)挠绊憽?/p>

1、陸地型地區(qū)

陸地型地區(qū)可分為清潔(clearland)、一般(generalland)、污染(dirtyland)和城市(cityland)懸浮微粒四類[25]。清潔陸地型用于描述荒無(wú)人煙的陸地上，懸浮微粒主要由大氣運(yùn)動(dòng)和植被燃燒產(chǎn)生的，熱帶雨林和西伯利亞地區(qū)是典型代表，其主要成分包含水溶性和不可溶性物質(zhì)，最顯著特征是煙灰等強(qiáng)吸收物質(zhì)含量少于0.1 μg/m3。一般陸地型除了大氣運(yùn)動(dòng)和植被燃燒產(chǎn)生粒子之外，還包括人類小范圍活動(dòng)，比如秸稈燃燒釋放的煙霧等，它包含煙塵和更多含量的水溶性和不可溶性物質(zhì)。污染陸地型是受人類影響嚴(yán)重的地區(qū)，包含煙塵，水溶性和不可溶性物質(zhì)三種組分，其中煙灰的質(zhì)量密度高達(dá)2 μg/m3，水溶性物質(zhì)的質(zhì)量密度達(dá)一般陸地型懸浮微粒二倍以上。城市型模式下的懸浮微粒主要是與人類密切相關(guān)的工業(yè)、交通運(yùn)輸和燃燒釋放的氣體，其中煙灰質(zhì)量密度高達(dá)7.8 μg/m3。為對(duì)比陸地型地區(qū)懸浮微粒對(duì)激光波長(zhǎng)的影響，圖5給出了陸地型地區(qū)四類懸浮粒子透過(guò)率隨波長(zhǎng)的變化曲線，波長(zhǎng)范圍為0～20 μm，傳輸距離5 000 m。

圖5 陸地型懸浮微粒透過(guò)率Fig. 5 Transmittance of terrestrial particles

對(duì)比陸地型下的四種模式，我們可以發(fā)現(xiàn)，透過(guò)率的大小依次為，城市型＜污染陸地型＜一般陸地型＜清潔陸地型，其趨勢(shì)滿足前文的描述，即，清潔陸地型受人類影響較小，污染陸地型受人類影響嚴(yán)重，而城市型是描述污染較為嚴(yán)重的大城市區(qū)域，水溶性物質(zhì)和不可溶性物質(zhì)的質(zhì)量密度是一般大陸性的二倍以上，對(duì)激光透過(guò)率影響較大。

2、沙漠型地區(qū)

沙漠型懸浮微粒是大氣中粗粒子的主要來(lái)源，如北非的撒哈拉沙漠、亞洲中東地區(qū)阿拉伯沙漠、我國(guó)西北地區(qū)的塔克拉瑪干沙漠，主要是由沙塵暴爆發(fā)產(chǎn)生的粒子通過(guò)大氣運(yùn)動(dòng)輸送形成的，其成分包含各種模態(tài)的礦物質(zhì)和一些水溶性物質(zhì)。圖6表示沙漠(desert)地區(qū)懸浮微粒對(duì)不同波長(zhǎng)激光衰減的影響。由圖6可知，激光波長(zhǎng)較短時(shí)，沙漠型懸浮微粒對(duì)透過(guò)率影響較大；激光波長(zhǎng)越長(zhǎng)，透過(guò)率也變大。

圖6 沙漠型懸浮微粒透過(guò)率Fig. 6 Transmittance of desert particles

3、海洋型地區(qū)

在遠(yuǎn)離陸地的洋面上，懸浮微粒主要由硫酸鹽和海鹽粒子組成，其中硫酸鹽主要是海鹽釋放的有機(jī)硫氣體經(jīng)氧化后產(chǎn)生的，而海鹽粒子是浪花濺沫粒子產(chǎn)生，它的濃度取決于風(fēng)速。在臨近陸地的港口或污染嚴(yán)重的陸地附近，懸浮微粒包含人類活動(dòng)產(chǎn)生的煤煙等成分。除此之外，海洋懸浮微粒[21]分為干凈海洋型(cleansea)，污染海洋型(dirtysea)和熱帶海洋型(tropicsea)。圖7是海洋地區(qū)三種微粒模式下激光透過(guò)率隨波長(zhǎng)的變化。

由圖7可知，海洋型大氣下，透過(guò)率大小依次為，熱帶海洋型＞清潔海洋型＞污染海洋型，海洋型大氣所含粒子的透過(guò)率與風(fēng)速相關(guān)。熱帶海洋型的典型風(fēng)速為5 m/s，所含海鹽和水溶性物質(zhì)含量都比較低，而清潔海洋型的典型風(fēng)速為9 m/s，大氣中含粒子比熱帶海洋型多，所以透過(guò)率比熱帶海洋型小。污染海洋型受人類影響較為嚴(yán)重，其煙灰和水溶性物質(zhì)含量較高，污染最嚴(yán)重，透過(guò)率最小。

4、極地型地區(qū)

由于南北兩極的位置不同，懸浮粒子的分布也有差異：1）在北極夏季粒子濃度較低，主要由光化反應(yīng)產(chǎn)生的粒子、海鹽和礦物沙粒組成；而冬春季節(jié)，則很高，因人類活動(dòng)產(chǎn)生的硫酸鹽粒子、有機(jī)及含碳粒子，由大氣經(jīng)向環(huán)流輸送到北極，形成北極霧；2）由于中緯度地區(qū)的各類粒子因南半球風(fēng)暴帶的阻隔，不能輸送到南極地區(qū)，其粒子是由本地的海鹽粒子、冰雪及裸露的礦物粒子、夏季光化反應(yīng)及氣粒轉(zhuǎn)化形成的硫酸粒子組成，濃度很低。圖8對(duì)比了南極和北極懸浮微粒模式下的透過(guò)率，實(shí)線代表南極，虛線代表北極。

圖8 極地型懸浮微粒透過(guò)率Fig. 8 Transmittance of polar particles

由圖8可知，透過(guò)率是南極大于北極，這是由于北極包含有大量由中緯度大陸地區(qū)飄來(lái)的煙灰，從而導(dǎo)致透過(guò)率較南極小。

3 懸浮微粒對(duì)激光透過(guò)率影響的模型仿真界面

由于懸浮微粒透過(guò)率模型涉及到多個(gè)參數(shù)的輸入，而且這些參數(shù)有的是從微觀的角度考慮的。微觀參數(shù)一般是在大量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上計(jì)算得到的，比如模態(tài)半徑r0，標(biāo)準(zhǔn)差 σ 等，這些參數(shù)對(duì)于非專業(yè)人員來(lái)說(shuō)，比較陌生。所以為了方便用戶使用，在第二節(jié)模型仿真的基礎(chǔ)上，編寫了可視化界面，用戶只需要輸入容易測(cè)量的一些宏觀數(shù)據(jù)及考察的激光范圍，比如粒子濃度、粒子類型、傳輸距離和波長(zhǎng)范圍等即可計(jì)算得到粒子的透過(guò)率。參數(shù)直接在界面上被輸入，使得仿真程序更加人性化，界面清晰明了，用戶操作方便簡(jiǎn)單。透過(guò)率計(jì)算界面如圖9所示。

圖9 透過(guò)率計(jì)算界面Fig. 9 Transmittance calculation interface

整個(gè)界面分為四大部分，第一部分是建立在大量權(quán)威統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上的標(biāo)準(zhǔn)懸浮微粒部分，包含四個(gè)地區(qū)的不同懸浮微粒模型，分別為大陸型、海洋型、極地型和沙漠型。圖9是標(biāo)準(zhǔn)懸浮微粒下，以城市陸地型微粒為例計(jì)算的0.314-1 μm內(nèi)的透過(guò)率結(jié)果。第二部分是自定義懸浮微粒部分，用戶根據(jù)實(shí)際情況輸入粒子濃度、粒徑范圍，并選擇粒子類型，即可得到某種懸浮微粒的透過(guò)率曲線。圖10為粒子數(shù)濃度為50 cm-3的不可溶性粒子的自定義輸入界面。第三部分是通用參數(shù)部分，包含傳輸距離和波長(zhǎng)范圍。第四部分是圖像顯示部分，用來(lái)顯示計(jì)算得到的透過(guò)率曲線。

圖10 自定義懸浮微粒透過(guò)率Fig. 10 Customized concentration interface

自定義部分的懸浮微粒類型主要有不可溶性粒子、可溶性粒子、煙灰、海鹽、礦物質(zhì)、輸送的礦物質(zhì)和硫酸鹽等，如圖11所示，用戶可根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況選擇粒子的主要類型。

圖11 懸浮微?？蛇x類型Fig. 11 Optional types of suspended particles

4 結(jié) 論

本文基于Mie散射理論，采用對(duì)數(shù)正態(tài)分布對(duì)大氣懸浮微粒對(duì)激光透過(guò)率的影響進(jìn)行了建模分析。編寫了透過(guò)率計(jì)算的可視化界面，把影響激光透過(guò)率的微觀因素和宏觀因素相結(jié)合。模型還分別計(jì)算了陸地型、海洋型、沙漠型和極地型的懸浮微粒對(duì)激光透過(guò)率的影響，并分析出現(xiàn)透過(guò)率變化的原因。懸浮微粒復(fù)折射率對(duì)激光透過(guò)率影響結(jié)果表明：同等條件下，不可溶性微粒對(duì)激光損耗更大，激光傳輸時(shí)應(yīng)避免穿過(guò)此類區(qū)域。相同模態(tài)的礦物質(zhì)微粒對(duì)激光衰減大于海鹽微粒，為獲取較高的激光透過(guò)率，傳輸中也應(yīng)避免礦物質(zhì)聚集區(qū)。本文的模型仿真能較好的模擬激光在大氣傳輸時(shí)透過(guò)率的變化，對(duì)于激光制導(dǎo)、激光通信等激光大氣傳輸?shù)奈恢眠x擇有一定的指導(dǎo)意義。實(shí)際的懸浮微粒結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，需要更深入的研究。