耿丹 1,*朱文越 2,3彭进先 1罗金鹏 1[ ... ]刘强 2,3,**
作者单位
摘要
1 63611部队,新疆 库尔勒 841000
2 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所大气光学重点实验室,安徽 合肥 230031
3 先进激光技术安徽省实验室,安徽 合肥 230037
综合利用微波辐射计、风廓线雷达、自动气象站、温度脉动仪及历史探空资料等多源测量数据可实时估算整层大气光学湍流。本文通过构建实时大气参数廓线,计算边界层高度,在边界层和自由大气层分别采用指数递减模式和Dewan外尺度模式估算大气折射率结构常数(Cn2)廓线,拼接后积分实现了大气相干长度(r0)的实时估算,并与相干长度仪实测r0进行了对比。通过误差分析可知,r0的模式估算值与实测值在大气层结不稳定状态均方根误差最小,相关性较好,在稳定和近中性状态均方根误差较大,相关性较差,尤其在近中性状态均方根误差最大。研究结果表明,利用多源大气测量数据,采用分层估算的方法实时估算整层大气光学湍流是可行的,具有一定的工程应用价值。
大气与海洋光学 大气湍流 多源测量数据 大气湍流模式 折射率结构常数 大气相干长度 
光学学报
2023, 43(18): 1801003
杨玉峰 1,2,**宋宁宁 1,*韩香 1,***
作者单位
摘要
1 西安理工大学自动化与信息工程学院,陕西 西安 710048
2 西安理工大学陕西省智能协同网络军民共建重点实验室,陕西 西安 710000
提高星光大气折射模型精度对于改善天文导航系统的精确性具有重要意义。本文针对目前常用的美国标准大气(USSA)和COSPAR国际参考大气(CIRA)参考模式精度较低的问题,利用高分辨率的美国国家环境预报中心(NCEP)大气参数数据结合傅里叶插值算法建立了大气参数时空变化模型,根据不同高度、不同经纬度的大气折射率,计算了星光在大气中的传播路径,并建立了星光大气折射模型。与现有模型对比分析表明,本文建立的大气温度时空变化模型拟合实测数据时的相对误差小于2%,平均绝对误差小于3.5 K,大气密度拟合的相对误差小于4.39%,1月低纬、中纬和高纬的折射时空模型与传统单点模型之间的相对误差分别为37.64%、9.79%和28.78%,7月低纬、中纬和高纬的折射时空模型与传统单点模型之间的相对误差分别为27.95%、26.89%和39.10%,因此考虑了时空变化的星光大气折射模型理论精度更高。
大气与海洋光学 美国国家环境预报中心大气参数数据 傅里叶插值 时空变化折射模型 
光学学报
2023, 43(18): 1801002
作者单位
摘要
1 北京航空气象研究所, 北京 100085
2 青岛镭测创芯科技有限公司, 青岛 266101
为了探究沙尘污染过程中高时空分辨率的结构特征, 利用相干多普勒测风激光雷达、地面观测站、中分辨率成像光谱仪, 结合卫星气溶胶光学厚度数据产品、欧洲中期天气预报中心第5代再分析资料(ERA5)以及混合单粒子拉格朗日积分轨道(HYSPLIT)后向轨迹模式, 分析了2019-10-27~2019-10-28内蒙古自治区锡林郭勒盟一次典型的沙尘天气过程。结果表明, 此次沙尘是受高空冷涡、蒙古气旋的共同影响, 配合冷锋在高温时段过境沙源地, 热力叠加动力条件有利于沙尘随西风扩散; 沙尘来临前后, 地表气温变化明显;卫星产品、HYSPLIT模式结合雷达风廓线可以更准确地确定沙尘来源, 激光雷达反演的气溶胶消光系数可反映边界层大气中气溶胶的变化情况;2019-10-28T02:00地面PM10的质量浓度达到最大值268μg/m3, 消光系数超过30km-1, 达到最大值, 雷达反演数据在时间上会有延迟; 城市下垫面使得沙尘污染快速减弱, 雷达所在的草地下垫面容易受垂直风切变影响产生持续性污染。该研究对应用相干多普勒测风激光雷达、认识沙尘的污染过程以及传输特性很有帮助。
大气与海洋光学 沙尘过程监测 相干多普勒测风激光雷达 气溶胶消光系数 下垫面 atmospheric and ocean optics dust process detection coherent Doppler wind LiDAR aerosol extinction coefficient underlying surface 
激光技术
2022, 46(3): 427
作者单位
摘要
1 空军工程大学航空航天工程学院, 陕西 西安 710038
2 中国人民解放军95084部队, 广东 佛山 528226
机载光电雷达随着使用频次的增加,其探测距离会与出厂时的指标产生严重偏差。为此,分析了机载光电雷达的工作原理,以及光电雷达的最大探测距离受目标辐射强度、大气条件、光学系统等影响;根据光电雷达的探测原理,提出了新型便携式光电雷达测试系统的设计思路,利用黑体和特制平行光管模拟无穷远目标红外辐射强度,将衰减片与步进电机、传动齿轮结合来模拟不同的大气条件,最终确定其样机,并完成了红外衰减片的计量测试;阐明了新型便携式光电雷达测试系统的使用方法及测试结果。该测试系统便于携带,测试效率较高,适用于极端恶劣的环境条件,并可推广至各种类型的红外探测系统的性能测试中。
大气与海洋光学 光电雷达测试系统 黑体 组合式衰减片 伺服系统 
激光与光电子学进展
2019, 56(1): 010101
作者单位
摘要
安徽师范大学 物理与电子信息学院 安徽省光电材料科学与技术重点实验室, 芜湖 241000
为了研究受遮挡贝塞尔-高斯光束在湍流大气中传输时质量因子的特性, 基于拓展的惠更斯-菲涅耳原理和维格纳分布函数的二阶矩定义, 经理论推导得出受遮挡贝塞尔-高斯光束的解析表达式, 并进行了相应的数值计算。结果表明,当遮挡物尺寸不大于0.4倍的腰宽时, 受遮挡贝塞尔-高斯光束在湍流大气中的传输质量因子随传播距离、湍流大气结构常数的增大而增大, 随着湍流内标量、光束拓扑荷数的增大而减小。在相同条件下, 光束的传输质量因子随着遮挡物尺寸的增大而增大。所得结论对实际激光传输和自由空间光通信有一定的参考价值。
大气与海洋光学 M2因子 拓展的惠更斯-菲涅耳原理 贝塞尔-高斯光束 atmospheric and ocean optics M2 factor expanded Huygens-Fresnel principle Bessel-Gaussian beam 
激光技术
2018, 42(3): 427
作者单位
摘要
西安理工大学自动化与信息工程学院, 陕西 西安 710048
大气分子的吸收、散射和大气湍流等因素引起的光强闪烁严重影响无线光通信系统的性能,导致激光束能量衰减、信噪比下降,而分集接收技术能有效地克服这种影响。采用开关键控(OOK)调制,建立了强湍流模型-K 分布模型下无线光通信空间接收分集系统模型,在不同信道参数和接收天线数下,分别对比分析了最大比合并(MRC)、等增益合并(EGC)和选择合并(SC)的差错性能。仿真结果表明,分集接收能在很大程度上改善大气激光通信的性能,具有较强的抗大气信道衰落能力。三种合并算法中,MRC 性能最优,EGC 次之,SC性能最差。
大气和海洋光学 无线光通信 强湍流信道 K 分布模型 分集合并 差错性能 
光学学报
2015, 35(1): 0106005
作者单位
摘要
安徽师范大学 物理与电子信息学院,芜湖 241000
为了研究部分相干复宗量拉盖尔-高斯(PCELG)光束通过环形光阑后在湍流大气中传输时的偏振特性,基于拓展的惠更斯-菲涅耳原理,经理论推导,得出PCELG光束偏振度的解析表达式,并进行了相应的数值计算。结果表明,光阑的衍射效应将会造成PCELG光束偏振度振荡加剧的现象; 当PCELG光束在湍流大气或自由空间中传输时,近轴处横向的偏振度有着剧烈的振荡,而在较远点处,其偏振度都是趋于1,且随着传输距离的增加,横向的偏振度趋于1时所对应的离轴距离也增大; 当PCELG光束通过光阑后在自由空间中传输时,经过足够长的距离,偏振度将趋近于不同于初始偏振度的值,而在湍流大气中传输时,偏振度将趋近于初始偏振度。该结果对光束在大气中的传输及其应用具有实际意义。
大气与海洋光学 部分相干复宗量拉盖尔-高斯光束 偏振度 拓展的惠更斯-菲涅耳原理 环形光阑 atmospheric and ocean optics partially coherent elegant Laguerre-Gaussian beam degree of polarization extended Huygens-Fresnel principle circular aperture 
激光技术
2013, 37(5): 672
作者单位
摘要
1 军械工程学院 电子与光学工程系,河北 石家庄050003
2 中国人民解放军73906部队,江苏 南京210028
3 中国人民解放军72465部队,山东 济南250022
为了研究1.54 μm激光在不同条件下的大气传输特性,利用Modtran模型进行仿真计算的方法,得到了1.54 μm激光在大气分子、气溶胶粒子以及雨中的大气传输特性。结果表明:大气分子对1.54 μm激光的传输影响很小,基本可忽略不计;不同类型的气溶胶对于1.54 μm激光传输的衰减程度有很大差别,其中海洋环境较陆地环境衰减更为明显,且随着能见度的降低透过率也随之降低;雾对1.54 μm激光的衰减及其严重,基本很难透过;雨天对1.54 μm激光的衰减也很严重,衰减强度不及雾,但强于气溶胶,且随着降水强度的提高,透过率大幅降低。
大气与海洋光学 1.54 μm激光 Modtran模型 透过率 atmospheric and ocean optics 1.54 μm laser Modtran transmittance 
光学仪器
2013, 35(4): 67
作者单位
摘要
中国科学院 安徽光学精密机械研究所 大气成分与光学重点实验室, 合肥 230031
为了研究喇曼激光雷达探测云与气溶胶相互作用相关光学参量的可行性, 研制了一台607nm喇曼激光雷达。采用适当提高喇曼激光雷达配置的方法, 提高了喇曼回波信号信噪比。通过实验取得了晴空少云天气下云和气溶胶的消光系数垂直廓线, 给出了喇曼激光雷达观测云与气溶胶相互作用的个例分析, 说明利用地基喇曼激光雷达, 可以为研究云与气溶胶之间相互作用的物理过程提供基础数据, 并指出正在研制的多波长喇曼-偏振激光雷达技术探测云与气溶胶相互作用的技术优势。结果表明, 喇曼激光雷达具备定量探测中低自由对流层内薄云层和气溶胶消光系数的能力。
大气与海洋光学 云与气溶胶相互作用 喇曼激光雷达 消光系数 atmospheric and ocean optics cloud and aerosol Raman lidar extinction coefficient 
激光技术
2012, 36(5): 597
作者单位
摘要
江南大学 理学院,无锡 214122
为了研究相干度为零阶贝塞耳函数的部分相干平顶光束的光谱特性,采用广义惠更斯-菲涅耳公式推导了J0相关部分相干平顶光束通过湍流大气的光谱分布表达式,分析了大气折射率结构常数、平顶阶数、光源的中心频率、相干性参量以及谱宽对谱移的影响。结果表明,光源的中心频率、光谱宽度、空间相干参量、湍流强度对轴上谱移量影响较大;另外,随着湍流的增强,光谱位移量减小;在自由空间中,平顶光束的阶数越高,对谱移的影响就越大,但在湍流大气中阶数对谱移几乎没有影响。
大气与海洋光学 光谱特性 J0相关部分相干平顶光束 湍流大气 atmospheric and ocean optics spectral property J0-correlated partially coherent flat-topped beam turbulent atmosphere 
激光技术
2012, 36(4): 532

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