Author Affiliations
Abstract
1 Southwest Institute of Technical Physics, Chengdu 610041, China
2 Science College, Civil Aviation Flight University of China, Guanghan 618307, China
3 Lidar and Device Laboratory, Southwest Institute of Technical Physics, Chengdu 610041, China
4 Key Laboratory of Laser Device Technology of China North Industries Group Corporation Limited, Chengdu 610041, China
5 China Research and Development Academy of Machinery Equipment, Beijing 100089, China
Coherent lidar (CL) addresses existing constraints in CL data products by enabling simultaneous observation of multiple meteorological parameters such as cloud height, extinction coefficient, aerosol concentration, and wind field evaluation. A detailed analysis of CL echo signals was performed at a wavelength of 1550 nm, enabling accurate measurements of cloud height and aerosol concentration. Extensive data analyses and validation tests were conducted, aligning them with a 532 nm direct aerosol lidar (AL). The assessments of the aerosol extinction coefficient demonstrated notable consistency. This underscores the potential of advanced CL for providing prolonged and consistent observations across diverse meteorological conditions.
coherent lidar aerosol extinction coefficient aerosol concentration wind Chinese Optics Letters
2025, 23(1): 011203
苏博家 1,2,3董吉辉 1,2,3,*杨荣 1,2,3陈春利 1,2,3[ ... ]周鼎富 1,2,3
1 西南技术物理研究所，四川 成都 610041
2 激光雷达与器件技术四川省国防科技重点实验室，四川 成都 610041
3 中国兵器工业集团有限公司激光器件技术重点实验室，四川 成都 610041
4 北京理工大学光电学院，北京 100081
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。
遥感 生物气溶胶 荧光激光雷达 背景辐射 大气能见度 杨荣 1,2,3董吉辉 1,2,3,*苏博家 1,2,3杨泽后 1,2,3,4[ ... ]周鼎富 1,2,3
1 西南技术物理研究所，四川 成都 610041
2 激光雷达与器件技术四川省国防科技重点实验室，四川 成都 610041
3 中国兵器工业集团有限公司激光器件技术重点实验室，四川 成都 610041
4 北京理工大学物理学院，北京 100081
5 北京理工大学光电学院，北京 100081
荧光激光雷达对气溶胶云团进行远程侦测时，常利用决策树法对云团的荧光光谱信号进行识别。当大气能见度较差或背景辐射较强时，激光雷达的信噪比下降，导致分类识别的准确性明显降低。针对这一问题，提出了一种基于特征提取的决策树分类方法，该方法充分利用荧光光谱信号的信息，具有较强的适用性。首先介绍了生物荧光光谱的特点及传统识别算法和改进识别算法的原理；然后实验测试了6种生物溶液的荧光谱，并通过在这6种生物物质的荧光光谱中增加不同强度的噪声，对两种分类识别算法的性能进行了对比分析。结果表明：所设计的基于特征提取的决策树算法的训练时间基本不随噪声大小改变，当光谱信号的信噪比为10时，对6种生物物质的识别准确率基本达到80%以上；对于两种荧光光谱极其相似的生物，具有较强的区分能力，识别准确性优于传统识别算法；抗噪能力较强，提高了生物气溶胶激光雷达的探测识别能力。
遥感 激光雷达 激光诱导荧光 机器学习 决策树 生物识别
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。
激光技术 光学天线 实验分析 大气湍流 laser technique antenna experiment analysis atmospheric turbulence
1 海军装备部, 成都 610100
2 西南技术物理研究所, 成都 610041
3 北京理工大学 物理学院, 北京 100081
差分吸收激光雷达具有探测距离远、灵敏度高、响应时间快等特点, 可用于大范围大气有毒有害气体的遥感监测, 成为近年来大气有毒有害气体激光遥测技术发展的重点。首先阐述了差分吸收激光雷达大气遥测基本原理, 其次从激光器应用和系统平台发展两个方面分析了该技术的技术发展现状, 最后提出了宽光谱、多波长、新探测体制的激光雷达、多平台应用、复合系统将成为未来基于差分吸收激光雷达有毒有害气体遥测发展方向。
激光技术 差分吸收 激光雷达 有毒有害气体遥测 laser technique differential absorption lidar toxic and harmful gases remote sense
1 中国人民解放军海军装备部驻西安地区军事代表局, 陕西 西安 710043
2 西南技术物理研究所, 四川 成都 610041
3 北京理工大学物理学院, 北京 100081
激光多普勒测风雷达利用光学多普勒效应来实现对大气风场的非接触式测量,具有空间和时间分辨率高、覆盖范围大、探测距离大等特点,适用于可移动式、地基、车载、舰载、机载、星载等多种承载平台,广泛应用于飞行安全、风力发电、气象预报、科学研究、****等领域。针对当前激光多普勒测风雷达的主要体制、技术、国内外最新研究成果及应用进行介绍和分析,对直接探测和相干探测2种测风技术进行比较,并对激光多普勒测风技术的发展趋势、研究热点和应用拓展进行简要总结。
遥感 测风 多普勒激光雷达 风场 激光与光电子学进展
2019, 56(18): 180003
