1.315 μm波长冰晶粒子辐射特性的模拟研究

利用逐线积分法(LBL)计算得到了大气分子红外吸收信息,结合不同形状冰晶粒子的单次散射特性,通过离散纵标法(DISORT),模拟计算了由实心六棱柱状冰晶粒子组成的卷云在波长为1.315μm时的散射特性和辐射特性,定性分析了激光在卷云中传输时的衰减和散射规律与入射光的位置、卷云光学厚度、冰晶粒子有效尺度等参数的关系。与晴天大气相比较,卷云的散射明显改变了光辐射的空间分布,被其他传感器探测到的可能性增大,其结果对于激光测距、激光探测等有关工程设计方面有非常重要的参考价值。     

1.064μm激光在海水中传输特性的研究

为了实现激光雷达监测海洋赤潮的目的,采用红外激光能较好地反映藻类悬浮粒子密度等信息.分别就海水中水分子、浮游植物、黄色物质、悬浮颗粒与1.064μm激光的吸收和散射特性展开研究,最终构建了1.064μm激光在海水中的探测模型.通过对模型的仿真计算可知,红外激光雷达能有效地探测水下0.8m内的海水水域.结果表明,1.064μm激光水下探测深度可满足监测海洋表层藻类粒子密度的要求.     

激光大气散射离轴探测建模及仿真

基于米氏散射理论,建立了波长1.064μm激光离轴散射探测模型。利用编程语言MATLAB设计了激光离轴散射探测仿真软件,该软件能够仿真计算多种大气传输条件下的散射辐射参量,并绘制相应的曲线。对激光告警散射截获半径评估和制导激光散射光特性进行了仿真计算,结果表明,该模型能够预测不同气象条件下的散射参量,为系统设计者和工程使用方提供了简便、快速的大气散射仿真工具。     

卷云短波光学特性

卷云一般分布在对流层上部到平流层下部,它主要由分布在大气高层的各种形状的冰晶粒子组成.冰晶粒子的散射特性在气候模式、辐射传输和遥感领域都具有非常重要的意义.利用Yang等计算的几种冰晶粒子的散射特性数据库,假定卷云粒子谱分布符合Γ分布,得到了卷云的平均单次散射特性,包括实心与中空六棱柱、六角平板、子弹花、聚合物以及星形枝状六种非球形冰晶粒子在短波0.2～5.0μm波段的消光效率因子、吸收效率因子、散射相函数等.展示了卷云短波散射性质随波长、卷云有效尺度和卷云中冰晶粒子形状的变化关系,并分析了其变化的可能原因.     

卷云在红外波段的散射特性

文中用T矩阵(T—matrix)、Lorenz—Mie等效球和几何光学(GOM)相结合的方法计算了六角冰晶尺度在1—10000μm范围内、波长在红外2．5～13μm范围内的散射特性。依据局地实际测量的三十种卷云粒子尺度分布,得到有效尺度从15～160μm卷云粒子的平均散射特性,并把这些单次散射特性参数化成卷云有效直径的多项式函数。     

1.064μm激光大气斜程散射建模及仿真

为了研究大气气溶胶对激光斜程传输的散射特性,建立了基于米氏散射理论的1.064μm激光大气斜程散射模型。利用MATLAB软件对模型进行仿真计算,分析了斜程散射光辐射参量的分布特性。并结合地面探测分析了探测器的方位及探测方向对散射光辐射照度的影响。结果表明,该模型为机载激光指示器系统的战术训练、地面激光探测提供了可靠的理论依据。     

蒸发波导激光雷达的原理与信号接收系统设计

从海洋大气相对湿度的角度出发建立了大气折射率变化与气溶胶激光散射特性的理论联系,着重对蒸发波导激光雷达的信号接收系统进行了设计。针对微弱光信号接收、光电转换与电压放大的难点,前端信号调理电路采用雪崩光电二极管和宽带低噪声放大器对所述高速瞬态微弱光信号进行接收和二级放大,同时保证了系统的高增益、宽宽带及低噪声性能。采用波长为1.064μm的激光雷达对半径范围为0.1~20μm的气溶胶粒子群进行探测实验,进一步验证了信号接收系统的分辨率和灵敏度。     

机载远程探测用高能量双波长激光器研究

激光器是机载远程光电探测系统的重要组成部分,其性能直接决定系统应用效果.首先从激光测距方程出发,分析不同探测体制以及双波长探测需求;然后针对半导体泵浦固体激光器进行研究,并对不同双波长实现方式进行了分析;最后通过试验验证,实现了高能量双波长激光输出.试验结果表明:通过主动电光调Q技术和LD侧面泵浦共腔谐振技术,可以实现高重频窄脉宽1.064μm和1.57μm双波长激光输出.     

卷云在红外波段辐射传输特性模拟计算

采用离散纵标法（DISORT）耦合大气分子吸收散射,考虑地表的热辐射以及地表反射,模拟计算了卷云大气的反射率以及透过率。研究了在红外波段卷云的光学厚度、有效尺寸及不同大气模式等因素对于辐射特性的影响。结果表明,卷云大气反射率受地表热发射的影响很大,且随卷云光学厚度增大减小。大气模式对于卷云大气辐射传输特性影响显著,比较而言,卷云的粒子尺寸影响较小。     

激光在烟雾中传输特性的数值模拟分析

为了解决激光驾束制导中发动机烟雾对制导激光场信号的衰减问题,采用van de Hulst近似计算方法,模拟研究了烟雾对1.06μm,1.55μm,10.6μm波长的激光在不同复折射率参量下的吸收、散射、衰减效应。结果表明,复折射率不变时,烟雾对长波长激光的吸收衰减较小;烟雾对激光的衰减峰值随着折射率虚部的增大而变小;峰值的位置随着激光波长的增加向粒子半径增大的方向移动。该研究结果对激光驾束制导武器的研制具有较大的参考价值。     

1.06μm激光等离子体散射特性研究

利用波长为1.06μm、单脉冲能量约为500 mJ的脉冲Nd:YAG激光经焦距为300 mm的正透镜聚焦,使焦点处激光能量密度剧增而引起大气分子中的原子电离,在发生同波长激光散射和多光谱电磁辐射现象的同时,开展空间分辨光谱的探测,获得1.06μm脉冲激光经大气等离子体散射的空间分布情况。采用HR4000光谱仪对散射情况进行测量分析,通过计算机模拟计算得到等离子体对1.06μm激光散射的方向图,基于Mie理论解释了入射波长为1.06μm脉冲激光散射角与散射强度之间的关系。     

激光告警散射截获半径评估建模与仿真

为评估激光告警散射截获半径的边界,根据激光告警系统的散射告警原理,基于米氏散射理论,推导出适于工程应用的波长1.064 μm激光告警离轴散射探测模型。分析了激光告警探测系统的主要噪声源,提出了基于激光告警阈值探测理论的散射截获半径评估方法;利用编程工具MATLAB对某激光告警系统的散射截获半径边界进行了仿真计算。     

激光雷达大气波导折射率与消光系数研究

利用激光雷达探测大气波导具有抗电磁干扰能力强、保密性高、机动性强等优点,大气折射率和消光系数是激光传输情况的重要参考指标.文中采用激光后向散射式测量仪对1.064 μm波长激光大气传输的消光系数进行测量,并同步测量温度、湿度和大气压强来测量大气折射率,用实验数据和仿真研究激光雷达传输消光系数与大气折射率之间的相关性,结论表明二者之间存在线性关系相关,可为激光探测技术提供理论和实验参考.     

遥感、遥测、遥控

1’尸7 990212631 .38“m波长冰晶粒子的单次和多次散射特性/张国栋,许丽生,丁继烈(成都气象学院)11科学通报.一1998,43(17).一1892一1894研究了由六角形柱状和盘状冰晶组成的卷云在波长为1 .38,3.979,6.5和12.03“:,、的辐射特性与它的微物理特性的关系.卷云的单次散射用Mle散射理论和改进的射线光学理论计算,其辐射特性用累加一悟加法计算.结果表明,卷云在近红谱区的1 .38“m,相似性参数及辐射特性与卷云的微物理特性之间的关系比当前气象业务卫星所使用的3个红夕随道要好.因而,1 .38林m水汽吸收带在遥感卷云微物理特性及其光学特性方面…     

1.064 μm脉冲激光在雾中传输的蒙特卡洛模拟

在大气无线光通信中,大气中的雾滴会导致激光信号严重衰减,从而使得脉冲信号的时间展宽和能量衰减。应用蒙特卡洛多次散射模型对1.064μm激光脉冲在雾中的传输特性进行了数值模拟。在模拟中,基于米氏散射理论,计算出了光在不同雾能见度下的散射相函数值,并通过随机抽样方法得到了随机数与散射角的对应关系。与采用H-G相函数近似表示粒子对光的米氏散射特性的方法相比,这种方法更精确。在此基础上,模拟了不同雾环境和接收视场角下激光信号的脉冲响应特性。     

米散射激光雷达探测大气消光特性研究

激光雷达作为一种主动遥感探测工具,广泛用于大气环境等研究领域,特别是探测对流层内大气气溶胶和卷云的光学特性以及大气水平能见度。在阐述大气气溶胶探测原理及信号处理的基础上,提出一种工程可行的米散射激光雷达及数据处理的设计方案,利用此雷达对苏州城区大气气溶胶特性进行测量,并利用Fernald方法反演了其消光特性,通过实验数据分析了苏州城区的重要大气光学特性,充分显示了米散射激光雷达在大气特性探测领域的优越性。     

雷达跟踪、探测及系统

0601259 大气传输特性对系统的影响[刊,中]／杨昭／／淮海工学院学报(自然科学版)．-2005,14(3)．-4-7(L) 大气探测激光雷达的实际探测能力与激光的大气传输衰减有密切的关系。详细阐述了大气对激光传输的各种衰减效应,包括大气中气体分子和气溶胶粒子对激光信号的吸收和散射、大气分子的荧光吸收及大     

大气气溶胶和云雾粒子的激光雷达比

对探测大气气溶胶和云雾粒子的激光雷达的关键参量——激光雷达比问题进行了详细的讨论，利用实际大气气溶胶和云雾粒子的光学特性对0．532μm和l.064μm波长上的激光雷达比进行了计算分析，得到了各种气溶胶粒子组份和典型的集合状态以及云雾粒子的激光雷达比。发现激光雷达比和粒子的物理、光学性质密切相关，不同种类的粒子的激光雷达比有巨大的差异，并且两个波长上激光雷达比的相互关系也不相同，这些结果为激光雷达探测大气气溶胶和云雾粒子提供了依据。     

激光测高卫星大气散射延迟改正现状及展望

激光测高卫星可以在大范围内获得亚米甚至厘米级的地表高程信息,但不可避免受云、气溶胶等粒子引起的散射影响,其中前向散射引起的激光测距和最终测高误差不容忽视。文中系统梳理激光测高卫星大气散射误差改正技术,介绍了国内外卫星激光测高系统参数、大气探测及散射改正算法,有别于已有的蒙特卡洛模拟改正方法,提出了一种基于指数函数模型的大气散射改正算法,选择青海湖等区域的ICESat/GLAS开展试验,结果表明,光学厚度小于2时能有效提升受大气散射影响的数据精度,同时提升数据可利用率约9%,该算法更易于实现业务化应用。最后针对大气参数同步探测的必要性,结合星载大气参数探测设备对后续国产激光测高卫星大气散射改正提出了若干建议。     

激光信号大气散射探测分析

有些应用场合需要利用大气气溶胶对激光的散射来探测激光。在都市郊区大气模型条件下,利用米氏散射理论,对1.06μm激光在低空大气中传输时散射辐照度的分布进行了理论分析和数值计算。得到激光大气散射辐照度随离轴距离的增大近似按反比规律缓慢下降、能见度仅影响散射强度的大小而不影响散射强度的分布等特征。这些特征在激光散射实验中得到了初步的验证,可为激光信号的散射探测提供理论依据和参考。