光学学报, 2019, 39 (5): 0512005, 网络出版: 2019-05-10   

O3辐射源Michelson测风成像干涉仪临边观测正演仿真 下载: 997次

Forward Simulation of Limb-Viewing Michelson Wind Imaging Interferometer Based on O3 Radiation Source
作者单位
1 武汉科技大学城市学院, 湖北 武汉 430083
2 中国科学院武汉物理与数学研究所, 湖北 武汉 430071
3 中国科学院西安光学精密机械研究所, 陕西 西安 710119
4 中国科学院国家空间科学中心, 北京 100190
摘要
以O3在8.823 μm波段的辐射为探测源,通过干涉仪获取其精细光谱的多普勒频移反演,是平流层风场探测的重要途径。鉴于此,通过对O3临边辐射光谱特性进行分析,确定了最佳的目标谱线;利用三级红外Fabry-Perot标准具联合滤光,实现了目标谱线的提取;通过建立Michelson干涉仪数值模型,得到了临边观测情况下白天及夜间工作时的四步进干涉图像;通过误差分析,论证了15~45 km范围内,白天及晚上的视向风测量误差均在1~2 m/s范围内。因此,以O3辐射为探测源的Michelson干涉仪可以实现平流层风场的全球全天时探测。
Abstract
An important method to observe stratospheric winds is to invert the Doppler frequency shift of fine spectra with a Michelson interferometer using an O3 radiation probe source in the 8.823-μm waveband. Therefore, the spectral characteristics of O3 limb radiation were analyzed to determine the best target spectral line. The target spectral line was extracted via the combined filtering of a three-level infrared Fabry-Perot etalon. The four-step interferometric images were obtained during daytime and nighttime limb-viewing with the established numerical model of the Michelson interferometer. Via an error analysis, the result was validated to ensure that, in the range of 15-45 km, the measurement errors of the wind in the line of sight are within a range of 1-2 m/s for both daytime and nighttime observations. Consequently, the stratospheric winds can be detected globally and round the clock using a Michelson interferometer with O3 radiation as the probe source.

何微微, 武魁军, 冯玉涛, 王后茂, 傅頔, 刘秋新, 鄢小虎. O3辐射源Michelson测风成像干涉仪临边观测正演仿真[J]. 光学学报, 2019, 39(5): 0512005. Weiwei He, Kuijun Wu, Yutao Feng, Houmao Wang, Di Fu, Qiuxin Liu, Xiaohu Yan. Forward Simulation of Limb-Viewing Michelson Wind Imaging Interferometer Based on O3 Radiation Source[J]. Acta Optica Sinica, 2019, 39(5): 0512005.

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