为探究近红外波段下气溶胶粒子的散射特性，基于离散偶极子近似法，对黑碳和硫酸盐气溶胶内混合核壳结构粒子及同种气溶胶粒子的2种假设结构的光学散射特性进行研究。编译构建以黑碳为核、硫酸铵为壳的核壳结构粒子模型，模拟计算特定入射方向的入射波长（875、1020、1640、2000 nm）下粒子的消光效率因子、散射效率因子、吸收效率因子、不对称因子及单次散射反照率随有效粒径的变化。数值计算结果表明：在同一入射波长下，随着有效粒径的增大，单核核壳粒子、二核团簇粒子、三核团簇粒子的消光、散射、吸收效率因子主要呈先增后减趋势，且3种粒子的散射、消光效率因子相差不超过10%。随着核粒子数增加，粒子结构半径增大，效率因子峰值后移。在4个波长下，多核团簇粒子的不对称因子平均比单核核壳粒子大0.1777、0.1960、0.2900和0.3131，而2种多核粒子的不对称因子平均仅相差0.096。在有效粒径相同的情况下，单核核壳粒子的单次散射反照率基本高于多核粒子，波长越大差异越明显。该研究结果可对复杂大气环境下气溶胶粒子的光学散射特性、污染物及气候效应监测等领域的分析提供一定的参考价值。

提出一种基于正则化方法改进的气溶胶微物理特性反演算法，通过引入模式半径范围作为先验约束，并对差异最小值附近的解进行平均，以解决反演时存在的欠定问题。对1500组不同类型的气溶胶粒径分布进行仿真，测试了所提反演算法对气溶胶微物理特性参数的反演精度与稳定性。考虑在20%随机高斯噪声的影响下，90%以上气溶胶的有效半径、体积浓度和表面积浓度反演相对误差可被控制在±33%、±45%和±50%范围内。误差统计结果表明，所提算法基于多波长的气溶胶光学特性，可实现对气溶胶粒径分布的可靠反演。

分析了硫酸铵、硫酸、硝酸盐、碳和有机碳等组成的雾霾污染物团簇。基于团簇-团簇凝聚(cluster-cluster aggrogation, CCA)模型, 模拟构建不同成分,不同形状团簇粒子。在此基础上运用离散偶极子法计算了雾霾团簇粒子的光散射性质,进而仿真计算了不同形状的 雾霾团簇粒子的光学散射,分析了雾霾团簇粒子散射场强度随散射角、效率因子与尺度因子变化关系,偏振度随散射角的变化结果。 计算结果可用于分析大气雾霾特性和大气光传输特性。

针对单颗粒光散射测量方法中被测颗粒折射率会影响测量结果的问题, 根据Mie理论和光辐射能通量计算公式, 对13种常见气溶胶颗粒, 在不同采光中心角θ和采光接收半角β下的散射光辐射能通量F与粒径D关系曲线进行了计算, 提出一种基于相对测量误差平均值的评价标准, 依据该评价标准定量分析了13种折射率对测量的影响。通过对模拟结果的分析, 得出采光结构接收到的光辐射能通量包含前向散射光的条件下, 13种颗粒的F-D曲线较为接近, 折射率对测量结果的影响相对较小。

To overcome the problem of cleanliness in the laser′s internal cavity, a glass cavity design for a Nd: glass slab amplifier was proposed, which uses UV-stop quartz glass for its main structure.The design of the main structure of the glass cavity and the sealing are optimized, and metal-coated surfaces are used to prevent light from escaping.The cleanliness of the stainless steel cavity of the slab amplifier of the SG-II-UP laser and the glass cavity of a 100 slab amplifier were compared; the cleanliness of the glass cavity was found to be 70% better than that of the stainless cavity. Further, advanced system analysis program was used to simulate the designed amplifier, with the pumping ratio of the Nd: glass in the glass cavity being increased by 8.84%.Thus, the glass cavity decreases the production of aerosols and enhances the pumping ratio of the Nd∶glass.

To overcome the problem of cleanliness in the laser′s internal cavity, a glass cavity design for a Nd: glass slab amplifier was proposed, which uses UV-stop quartz glass for its main structure.The design of the main structure of the glass cavity and the sealing are optimized, and metal-coated surfaces are used to prevent light from escaping.The cleanliness of the stainless steel cavity of the slab amplifier of the SG-II-UP laser and the glass cavity of a 100 slab amplifier were compared; the cleanliness of the glass cavity was found to be 70% better than that of the stainless cavity. Further, advanced system analysis program was used to simulate the designed amplifier, with the pumping ratio of the Nd: glass in the glass cavity being increased by 8.84%.Thus, the glass cavity decreases the production of aerosols and enhances the pumping ratio of the Nd∶glass.

气溶胶单粒子的光学特性对于大气辐射过程的精确模拟至关重要。利用离散偶极子近似法，研究了一种硫酸盐包裹黑碳的非对称双成分气溶胶粒子模型在尺度参数为0.1~25时的光学特性，通过改变黑碳的位置分析了内部结构对内混合粒子光学特性的影响。黑碳位置对整个内混合体的消光、散射、后向散射效率因子、不对称因子、消光后向散射比和单次散射反照率有重要影响，在瑞利散射区影响较小，而在米氏散射区影响较大。黑碳位置仅对瑞利散射区的散射相函数和瑞利散射区中除了0°和180°附近之外散射角方向的影响较小。黑碳越小，其位置对内混合体的消光、散射和后向散射效率因子的影响越小。同一尺度参数下，黑碳离球心越近，内混合体单次散射反照率越小，而吸收效率因子则越大，存在明显的透镜效应。黑碳越小，透镜效应越明显；内混合体尺度参数越大，透镜效应也越明显。

偏最小二乘(Partial least square, PLS)聚类法是一种全新的气溶胶单粒子光谱数据处理方法, 是利用具有“自组织机制”的PLS回归算法去完成数据的聚类。阐述了PLS聚类对模拟数据集的运用以展示这种方法的一般特征及有效性, 然后应用到气溶胶激光飞行时间质谱数据以展示PLS聚类的正确性及成功运用,最后将PLS聚类应用到氯化钙、 氯化镁、氯化钠及氯化钾四种气溶胶单粒子激光击穿光谱混合数据集,通过分析聚类获得的树形图和图中节点的统计 特性,剖析了正确聚类及发生错误划分的原因,表明了PLS聚类方法在气溶胶单粒子谱分析方面的应用潜力。

1.06 μm 激光通常依赖经验数据或典型气溶胶模式计算大气消光系数，无法将理论计算与实际的气溶胶情况相结合，其精度无法满足激光**的要求。本文通过在绥中地区多种天气下进行的1.06 μm 激光大气衰减实验，验证了依据气溶胶大气模型数据计算得到的消光系数与真实数据存在较大误差，即典型气溶胶模式与绥中地区实际气溶胶情况不一致。根据实验数据分析了绥中地区气溶胶粒子数密度与能见度之间的函数关系，为激光大气传输特性的工程计算提供了一种简洁、精确计算的方法。

气溶胶粒径数密度谱分布是激光大气传输计算的重要参量，鉴于气溶胶的时空变化和难于现场测量的特点，以实测数据为依据，从工程应用角度出发，使用数据拟合的方法得到气溶胶粒径数密度谱与能见度的函数表达式，并通过仿真计算验证该函数的实用性.