大气气溶胶粒子粒径分布激光遥测研究进展

激光雷达具有探测距离远、灵敏度高、精度高、响应时间快、实时监测等优点,已成为大气气溶胶遥测的重要技术手段,对于改善人类生活质量、预防疾病、环境保护、气象研究、军事等领域有着极其重要的作用。对气溶胶粒子基本特性和激光遥测气溶胶粒子粒径分布反演的基本原理进行阐述。重点介绍了国内外利用激光雷达遥测气溶胶粒子最新进展,并对气溶胶粒子粒径分布激光遥测的发展趋势进行简要总结。     

光纤脉冲相干激光测风雷达光学天线特性分析

为了提高光纤脉冲相干激光测风雷达性能,采用数学建模的方法来分析光学天线特性。利用后向传播本振原理,讨论光学天线口径对系统载噪比的影响,以及光瞳截断比对天线效率的影响; 提出光学接收耦合效率的定义,研究不同大气折射率结构常数条件对耦合效率和测程的影响;通过搭建实验平台,测量不同距离门内的载噪比和频谱强度等参数,验证了仿真结果。结果表明,当远场探测距离在7km~10km范围内变化时,天线最优口径为100mm,光瞳截断比最优值为0.8;相较弱湍流情况,强湍流会使同一系统测程下降近30%。此研究为光学天线的优化设计提供了理论依据。     

多点抽运光纤激光器速率方程组的近似解析解

为了方便地对多点抽运光纤激光器的特性进行分析,采用保留上能级粒子再发射项主体部分的方法以提高精确度,解析求解了多点抽运掺镱光纤激光器的稳态二能级速率方程组,得到了光纤激光器的输出功率的近似解析解。并将输出功率的解析解与数值解进行了对比。结果表明,解析解与数值解差别小于5%。讨论了抽运光的利用效率与抽运点位置的关系,得到抽运源应该尽量靠近光纤端面的结论。同时,对比了单点抽运和多点抽运方案中抽运功率在光纤中的分布,可以看到,多点抽运时,抽运功率的分布较为均匀,能够缓解因包层对抽运光吸收引起的光纤局部过高的温升所造成的一系列问题,是实现大功率激光输出的良好选择。     

脉宽可控的腔倒空射频波导CO2激光器

为了得到脉宽可控的腔倒空射频波导CO2激光器,采用了在陶瓷板上直接开波导槽的方法,构成了多通道Z折叠主本振激光器结构,并在主振波导进行CdTe电光晶体腔内调Q。在理论上计算了加载在CdTe上的高压脉冲下降时间的长短对腔倒空激光脉冲宽度的影响,并通过对高压脉冲电源等效负载参数的调整,得到了脉冲宽度可控的高重频腔倒空激光脉冲。在20kHz,40kHz,65kHz及70kHz的重频工作下,得到了半峰全宽约30ns、峰值功率在2kW以上的腔倒空激光脉冲。结果表明,这种新型腔倒空射频波导CO2激光器满足激光外差成像雷达系统参数要求。     

机载激光多普勒测风雷达技术及其应用

为了加快发展我国机载测风雷达技术,对机载激光多普勒测风雷达的研究及应用情况进行了介绍,对机载激光多普勒测风雷达的基本工作原理、系统组成、应用方式及领域等进行了分析,并对光纤激光器在机载雷达系统中的应用进行了预测.结果表明,采用全光纤相干结构的机载测风雷达具有测量精度高、结果稳定可靠、响应速度快、系统结构紧凑、环境适应能...     

1.55 μm全光纤相干多普勒激光测速雷达系统研究

设计并实现了一种结构简单的全光纤1.55μm相干多普勒激光雷达系统.该系统以窄线宽高功率的分布反馈式光纤激光器为光源,偏振无关的光纤环行器为光开关,由光纤准直器和透镜组成收发合一的天线.利用PIN光电二极管为光电探测器,对取得的外差电信号进行快速傅里叶变换后,得到了带有固体目标纵向运动速度信息的多普勒频谱信号,改变目标的运动速度,明显观察到多普勒频谱信号频率也随之改变.     

基于菲涅耳域光学图像加密系统的解密研究

为了研究菲涅耳域光学图像加密系统的解密过程,提出了一种根据对称图像加密密文恢复原图像的方法.采用密文全息的逆菲涅耳变换重构出频谱强度,用CCD接收后送入计算机,根据离散菲涅耳变换的相关和复卷积的性质,对其系数进行分类和排列,可以恢复出入射光波,即可恢复原图像.并研究了对称偏差对解密图像质量的影响.结果表明,此方法可以通过离散菲涅耳衍射解密出原对称图像.     

低重复频率脉冲掺镱光纤放大器

为了研究低重复频率两级脉冲掺Yb3+光纤放大器,采用脉冲信号驱动的半导体激光器作为种子光源,产生重频100Hz、半峰全宽100ns、能量30nJ的矩形光脉冲。第1级放大采用单模掺Yb3+光纤放大器,双程放大方案有效地抑制了放大自发辐射,放大后的脉冲能量达到了8.2μJ。第2级放大采用纤芯直径15μm的双包层掺Yb3+光纤放大器,大功率多模半导体激光器连续抽运。结果在抽运功率为7.3W时,放大输出脉冲能量达到了242μJ,放大输出半峰全宽压缩为29ns。输出的光束质量较好,为准单模输出。结果表明,该光纤放大器输出脉冲能量高,具有全光纤化、结构简单的特点。     

激光雷达光束扫描及改进型VAD反演方法的仿真

为了弥补激光测风雷达风场反演速度方位显示法的不足、提高反演风速精度,提出了一种改进的方法。运用迭代预处理的方法提高原始雷达数据质量,消除小幅值风速和奇异点的影响,用统计求和平均的方法反演出3维风场;并建立了风场模型,通过数值计算软件进行了仿真和误差分析。结果表明,改进的方法反演出风速的误差不超过0.5m/s,比传统速度方位显示算法的精度提高了1倍。     

大气对生物气溶胶激光雷达性能影响的仿真分析

生物气溶胶极易在大气中传播并引发大范围疾病感染,利用生物荧光特异性的激光诱导荧光（LIF）雷达技术是实现生物气溶胶防区外侦测的有力手段。LIF激光雷达是一种宽光谱系统,受大气能见度和背景辐射的影响与窄光谱系统（如米散射激光雷达）有明显差异。为了评估LIF激光雷达在不同大气条件下的探测性能,利用Modtran5对几种典型的大气能见度和背景辐射（或工作时段）的水平路径上的宽光谱背景辐射与大气传输透过率进行了仿真,进而对不同大气条件下LIF激光雷达的探测性能进行了定量分析。仿真结果表明：在相同的大气能见度条件下,夜间的可探测距离要比白天高出2～4倍,且能见度越好,探测性能差异越大;在相同的工作时段,大气能见度良好时的可探测距离要比大气能见度较差时的高出2～5倍,且夜间探测性能差异比白天大;气溶胶生物性识别的可探测距离要比生物成分识别的可探测距离高出1～2倍,且受大气条件的影响明显。