近年来,空气激光因在大气传感和环境监测等领域具有重要的潜在应用价值而备受关注。空气激光通常是指强激光诱导大气组分粒子布居数反转,进而产生的远场无腔光放大的激射现象。氮气和氧气作为两种主要的大气组分,均可在强激光激发下产生激射行为。光增益介质可以是氧原子、氮原子、氮分子和氮分子离子。本文以飞秒光丝诱导氮分子和氮分子离子激光为例,讨论了空气激光的现象观测、机理探索和应用前景,并着重介绍了光场偏振效应对氮分子离子激射行为影响的研究进展。

针对嵌入式大气传感器系统算法软件更新困难的问题, 设计了一种专用于嵌入式大气传感器系统的在应用编程的数据解算卡。该数据解算卡以DSP+FPGA结构为核心, 利用特殊的中断控制逻辑保证I２C传输过程不被打断, 利用Flash的扇区结构可靠地实现在应用编程。试验仿真结果表明, 该数据解算卡能够简单、快捷地实现解算软件的在应用编程, 满足常用嵌入式传感器系统算法软件运行要求。Application Programming SHAN Yan-hu, WEI Shu-wen, YANG Yu-hua, JIAO Xin-quan

针对环境适应性和探测精度的要求，设计了双视场、多通道成像仪的光机结构，以获取高空间、时间覆盖和高垂直分辨率的大气图像和数据信息。根据光学探测和光学定位精度的要求，设计的光学系统结构以及对应的机械结构采用了天底和临边多方位观测模式。该结构通过柔性系统保证了成像仪在45°C的温差范围内能够正常工作。由于温差较大，系统中构建了CCD探测器裸片的精密定位与散热系统。为验证光机结构设计的正确性，对集成后的成像仪进行了光学系统性能检测。检测实验显示，边界温度状况下3个光学通道的分辨率均优于4 km，达到对地球临边和天底大气进行探测的需求。成像仪的质量为8.3 kg，其一阶基频大于100 Hz，最大应力为52.5 MPa。该光机结构设计合理、紧凑，满足刚度、强度以及目标探测要求，适合空间遥感的应用。

为了能够实现对大气中有机气溶胶颗粒的探测，采用激光诱导荧光技术，提出了适用于探测大气有机气溶胶颗粒的荧光激光雷达系统模型。对系统模型及探测原理进行了详细描述，给出了荧光雷达系统参数，并对系统的探测能力进行了模拟。结果表明，该系统在夜间测量时，在5km以下，对有机颗粒的最小可探测浓度可达到几个颗粒／L；对于白天测量，由于太阳背景辐射的影响，在2km以内有较高的灵敏度，最小可探测浓度可达到10个颗粒／L，基本上能够满足实际应用中对有机气溶胶颗粒探测的要求。这对荧光雷达系统的搭建提供了有利的指导。