对流层气溶胶和水汽的车载激光雷达系统的探测

利用研制的一套具备昼夜测量能力的新型车载大气探测激光雷达系统为试验工程和环境监测提供应用研究。该激光雷达系统由水平测量模块和垂直测量模块构成,可通过接收激光与大气中气溶胶粒子、水汽分子、氮气分子作用的米散射和拉曼散射信号,反演大气水平能见度、垂直的气溶胶消光系数和水汽混合比。并可实现昼夜连续观测,实际测量结果与对比实验表明,大气水平能见度的测量误差小于10%, 6 km以下垂直大气气溶胶的测量误差小于10%,水汽的测量误差最大不超过20%,能够满足大气参数测量的实际需求。     

基于CCD的侧向激光雷达系统研制及探测个例

后向散射激光雷达技术已广泛应用于大气气溶胶的探测,但由于有盲区和过渡区,限制了它在近距离段的探测范围和精度。侧向散射激光雷达技术没有后向散射激光雷达技术中的上述缺陷,可实现近距离段气溶胶信号的连续探测,且探测精度较高。开发研制了基于CCD的侧向散射激光雷达系统,它由激光发射、光学接收、几何定标及数据采集等子系统组成。与后向散射激光雷达的对比探测个例表明,该激光雷达系统数据可靠,近距离的有效探测范围为0.02~4 km。这一系统的建立为进一步深入研究近地面层的气溶胶时、空分布奠定了坚实的基础。     

探测气溶胶-水汽的拉曼-米散射激光雷达系统

设计和构建了发射波长为355 nm和532 nm的户外型全天时激光雷达系统,用于探测大气气溶胶和水汽。运用355 nm和532 nm的米散射、532 nm的偏振、氮气和水汽分子的拉曼激光雷达技术,用于对边界层结构、对流层气溶胶和云光学特性及其形态、水汽混合比进行连续探测研究。该系统结构紧凑,运输方便,具备远程操作、数据传输、一键式启动等功能。利用该系统对大气气溶胶和水汽进行探测,探测结果表明：在大气气溶胶的探测过程中,在重污染条件下混合层高度较干净天低,在0.5 km以下,而干净天在1 km左右;通过对消光系数、Angstrom指数和退偏振比分析可知,重污染条件下,底层大气气溶胶以球形粗粒子污染物为主,干净天底层大气气溶胶以球形细粒子污染物为主;在云层中,Angstrom指数明显减小,且出现负值,说明云粒子半径较大。在水汽探测过程中,采用自标定方法获得系统的标定常数为121,与已标定的激光雷达系统对比,误差在±0.3 g/kg以内;连续探测结果表明可对夜晚5 km及白天混合层以内进行探测。该系统满足产品化的需求,可广泛运用于大气环境的监测领域中。     

基于后向散射的激光雷达系统研究与仿真

激光在大气中传输时，大气中的气体分子、气溶胶粒子、雾、雨等将对激光产生后向散射，以激光雷达系统利用大气的后向散射实现其气体分子、气溶胶粒子的测量为背景，给出了激光雷达系统设计的基本原理，并对系统的重要组成部件和各部分的功能进行了说明。结合实际的试验数据和器件的性能参数，分析了系统的信噪比随探测距离的变化，系统的激光发射机发射的能量与作用距离的关系，并对影响激光雷达探测性能的目标特性进行了研究，为具体的工程应用提供了依据。     

Mie散射激光雷达研究成都地区大气边界层结构

基于Mie散射大气激光雷达,对成都地区大气边界层结构随时间变化的特性进行了研究。首先,应用Klett算法对大气激光雷达回波信号进行了反演,得到大气消光系数和后向散射系数。然后,通过对大气后向散射系数曲线进行拟合得到大气边界层混合层高度以及卷夹层厚度等特征参量。基于实测数据对成都地区大气回波信号进行了反演,结果表明,成都地区大气边界层混合层高度较低,卷夹层厚度较薄,且随时间变化的趋势较缓慢,这与成都地区特殊的地理状况有关。     

合肥地区背景大气气溶胶的偏振激光雷达测量研究

为了研究合肥地区背景大气气溶胶的后向散射特性和偏振特性,利用2007年1月至2009年2月期间无云晴天偏振激光雷达常规测量数据进行统计分析。结果表明：合肥地区对流层中、上部气溶胶散射比和大气退偏振比具有明显的季节变化,其均值春季最大、冬季次之、夏季再次、秋季最小;在春季由于非球形粒子增多,使得其结果明显偏大。数据分析结果为低对流层米散射激光雷达测量数据反演提供参数选取依据,并为特殊天气过程大气气溶胶结构层（沙尘层、污染层等）的深入研究提供有用资料。     

激光大气雷达系统中重合系数的计算

为了满足探测的目的,有效获取和反演雷达数据,需要对激光雷达系统的参数进行设计。给出了激光大气雷达系统中重合系数(几何因子)的计算方法,并且结合我校现有的激光大气雷达系统的技术参数,从对0～3km的气溶胶后向散射回波的有效探测出发,讨论了系统参数对重合系数的影响和利用改变系统参数的方法改变重合系数,以实现对激光雷达系统优化设计的可行性。计算和分析表明,该方法简单、直观、有效。     

大气后向散射对弹道导弹激光引信的影响分析

由于作用距离的不同,与空空导弹及反坦克导弹等激光引信相比,大气后向散射对弹道导弹激光引信的具体影响也不同.本文利用Mie散射理论计算了大气后向散射系数,通过数值计算分析了大气后向散射对弹道导弹激光引信的影响,探讨了消除大气后向散射影响的技术措施,以供相关课题的工程实施参考.     

AML-2车载激光雷达测量臭氧的大气后向散射系数项修正方法研究

对于准同时发射两个波长激光的差分激光雷达,在测量时间内,大气波动对两个波长的激光回波信号的影响可能是不相同的.已有的大气修正方法是基于两个波长激光回波信号受到相同大气波动的基础之上,不适用于这种准同时的工作方式.提出了一种新的大气后向散射系数项修正方法,即利用Klett积分法,分别算出差分吸收激光雷达中两个波长激光的大气后向散射系数,得出大气后向散射系数修正项.这种方法应用于AML-2车载激光雷达测量臭氧的数据处理中,比对实验和大量的外场测量结果表明,这种修正方法是可行的、合理的.     

基于瑞利散射的测风激光雷达研制

介绍了全球大气风场观测的重要性,研制了一台基于三通道标准具的车载瑞利多普勒测风激光雷达,用于平流层的风场探测.较为详细地介绍了测风的基本原理、系统的总体结构以及技术参数.利用紫外光在大气分子中的低吸收和高散射特点选取355 nm作为工作波长.描述了三通道标准具的结构以及利用脉冲光对标准具的透过率曲线进行了扫描,结果表明...     

基于机器视觉和激光雷达的车辆智能导航系统

常规的车辆智能导航系统无法准确计算其与前方障碍物之间的距离,因此,基于机器视觉和激光雷达设计了车辆智能导航系统.在车辆智能导航系统的硬件设计中,设计视觉传感芯片外围电路,配置视觉传感芯片电路元件参数,保障视觉传感装置的稳定运行,设计激光雷达温度补偿装置,保证激光雷达装置的电路稳定.在车辆智能导航系统的软件设计中,去除图...     

基于SY55859L的双通道波长转换器的设计与实现

在研究粗波分复用(CWDM)技术的基础上,提出了一种基于光-电-光技术的双通道波长转换器的设计方案.采用双路2×2异步矩阵开关芯片SY55859L设计了波长转换器的硬件电路.采用STC12C5A60S2单片机对光纤收发器的工作状态进行监控,并使用C语言设计了监控软件.实践表明,该波长转换器性能稳定,所支持光模块带宽为1.25G和2.5G,能满足各种业务的复用要求.     

Modification of emission wavelength in organic random lasers based on photonic glass

Control of the emission wavelength of a random laser (RL) system over a 7-nm waveband is demonstrated using a green-emitting π-conjugated polymer infiltrated into a photonic glass formed by nano/micro-size monodisperse silica spheres. The use of a solution-based conjugated polymer enables the complete filling of the voids within the photonic glass without suffering from quenching and the gain can therefore be maximized. The emission wavelength of these structures is set by a combination of the material system spectral gain and of the transport mean free path, the latter being controlled by the mean diameter of the spheres in the nano-scale range. Transport mean free paths of photons in the RL’s active region are calculated using Mie scattering theory and corroborated with coherent backscattering measurements. Further wavelength modification is also possible by changing the pump spot size and the pump fluence.     

基于HFC通道的视频点播系统

以现存的有线电视光纤电缆混合网络(HFC)为基础,提出了一种为普通有线电视用户实现视频点播服务的方案.该方案将MPEG-1视频压缩算法、MPEG-2系统复合结构及QAM调制技术实施了有效的结合,并对有线信道频带利用进行了合理的分配.     

基于Fabry-Perot标准具分子测风激光雷达接收机的研制

为了研究平流层大气风场,介绍了分子散射多普勒测风激光雷达的基本原理。基于测量误差最小和消除气溶胶的影响设计了标准具的参量。设计了分子测风激光雷达接收机,该接收机结构紧凑,可以灵活便捷地放置在机架上。并将本接收机用于分子测风激光雷达系统中进行了标准具透过率的测量和风廓线的初步测量。结果表明,标准具透过率曲线测量的结果和设计的大体一致,速率灵敏度较设计的略微下降,风廓线趋势和美国Goddard系统所测量的大体一致,这说明本系统光学接收机能够完成分子的多普勒风速测量。     

基于LED的多波长皮肤美容光疗系统

对皮肤美容、护理光子技术的基本原理进行了分析,比较了目前国内外流行的皮肤光疗系统的优缺点,设计了一种多波长LED皮肤美容光疗系统。系统选择高亮度LED作为光源,并采用6种波长:红外,红、橙、黄、绿、篮LED形成多个面阵光源。系统的光疗方案可选,应用范围广,适应性强。     

基于蚁群系统的分布式RWA算法研究

针对波分复用(WDM)光网络中动态选路和波长分配(RWA)问题，提出了一种基于蚁群算法的分布式动态RWA方法。将蚁群算法与分层图模型结合，实现了RWA的并行计算。仿真结果表明，与现有最短路径法相比，该算法能有效地降低光路阻塞率，促进波长资源的合理分配，同时分布式的计算方式也降低了现代频繁变化的大型光网络的通信开销。     

532nm激光距离选通成像系统

实现了一套基于532 nm波长的距离选通成像系统,并选择了几种典型环境进行了相应的原理验证实验。采用532 nm的全固态调Q脉冲激光器作为主动照明激光,激光单脉冲能量可以在35~100 mJ之间调节,系统接收望远镜口径为200 mm。采用PIN探测器获得激光脉冲发射时间,并控制目标成像的曝光时刻。成像探测器采用ICCD(intensified CCD),最小曝光时间为2 ns。通过实验对比说明该系统能够在小雨天或者有烟雾的情况下正常工作,但是获得图像的信噪比会有所下降,同时能够在强光背景干扰的环境下获得目标的图像信息。该套系统的原理验证性实验能够为距离选通成像技术的进一步发展提供重要参考。