激光在实际大气中的传输效果不仅与其自身传输机理有关, 还与大气因素密切相关, 因此, 准确评估激光大气传输的效果,不仅需要开展激光传输机理的研究, 建立激光大气传输数理模型, 还需要对实际传输过程中的大气光学特性进行测量、分析和预测。鉴于实际大气环境的复杂性及多因素耦合的制约, 激光大气传输的机理研究大都采用大气参数可控的物理实验平台和数值仿真软件平台进行研究, 而大气光学特性的研究则在大量实地测量分析的基础上, 重点发展基于物理相关性分析和数学模型构建的光学湍流模式化表征研究。简要介绍了国内外高能激光大气传输性能评估技术的发展情况, 面向高能激光系统未来的实际应用, 指出了其发展趋势。

在远场散斑投影成像系统上整合大气闪烁指数测量功能, 有助于全面分析激光大气传输特性及其对光电系统性能的影响。但是在大口径接收时, 大气闪烁会因孔径平滑效应而变得微弱, 光源稳定性引起的强度起伏会更为明显。针对这一问题, 基于光源强度起伏和大气闪烁的乘性调制假设, 建立了考虑光源强度起伏的大气闪烁指数的测量模型。利用光源强度起伏不随孔径变化而大气闪烁随孔径变化这一差异性, 通过投影光学在同一时刻测量两个不同接收孔径上的光强闪烁, 结合弱起伏条件下的孔径平滑因子来求解测量模型, 从而分别估计大气闪烁指数和光源强度闪烁指数。实验结果表明, 在孔径0.05 m至0.4 m之间, 实测值和理论估计值的最大相对误差小于9.685%, 理论模型与实验符合度较高。采用该方法可以在投影光学上实现弱起伏条件下的大气闪烁指数估计。

大口径投影光学系统采用低成本、大口径菲涅耳透镜制作, 可将远场散斑强度分布投影到CCD成像探测器上。通过CCD图像处理, 能够对给定孔径上的接收功率、闪烁指数进行量化评估; 在接收孔径足够大、保障散斑不会因为光束漂移效应而脱离菲涅耳透镜的条件下, 该系统还可以对光束漂移和特征半径进行量化评估。同时讨论了CCD像元响应非均匀性误差及其影响、CCD辐照响应函数和图像几何投影系数的定标方法。实验表明, 系统能够对激光大气传输过程中的远场散斑特征参数进行监测。特别对自由空间激光通信系统而言, 可以为大气衰减和多种大气湍流效应综合作用下的中值电平慢衰落研究和检测阈值优化设计提供实验数据支撑。

针对光电对抗系统中烟幕无源、激光角度欺骗、激光阻塞、激光压制4种干扰方式，以风标式激光制导炸弹作为对抗目标，建立了激光对风标式激光制导炸弹的光电对抗仿真系统。阐述了系统的仿真流程，重点研究了激光能量大气传输、烟幕透过率、导引头信号处理、干扰效能计算、炸弹控制与运动等数学模型，进行了仿真试验及数据分析。根据仿真结果，分析了各干扰方式的主要影响因素，将影响干扰效果的主要因素分为瞬变型和渐变型两种，并给出二者对干扰效果影响的差异。该系统已应用于某光电对抗内场半实物仿真项目中，为光电对抗**作战效能的分析与评估提供平台和依据。

大气湍流引起的光强起伏会导致大气闪烁、光束漂移、到达角起伏和波前畸变等效应。多光束发射技术是克服激光大气传输中光强起伏的有效途径之一。以单光束、双光束、四光束以及八光束发射为例，通过计算峰值光强、环围功率半径以及像散参数等光束质量参数，得到单光束和多光束大气传输的光强起伏特性。结果表明: 随着光束数目的增加，峰值光强显著增大，环围功率半径逐渐缩小，像散参数也随之减小。说明多光束发射方法能有效地减弱湍流效应对大气激光传输的影响。