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一种非对称双成分气溶胶粒子模型的散射特性分析

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光学学报 2013年第11期33卷 1-13页

作者：张小林黄印博饶瑞中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安徽合肥230031 中国科学院大学北京100049

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... 详细信息

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。

关键词：大气光学气溶胶粒子光散射内部结构透镜效应

吸湿性均匀混合气溶胶粒子等效吸收系数计算分析

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光学学报 2013年第1期33卷 1-6页

作者：徐博黄印博范承玉乔春红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安徽合肥230031

以两种典型的吸湿性气溶胶组分(氯化钠和硫酸铵)为例,采用米氏散射程序,计算了粒子的吸收效率因子等光学参量,并分析了吸湿性气溶胶粒子加热的等效吸收系数随时间的变化规律,着重分析了忽略粒子自身吸收对等效吸收系数的影响,常规计算... 详细信息

以两种典型的吸湿性气溶胶组分(氯化钠和硫酸铵)为例,采用米氏散射程序,计算了粒子的吸收效率因子等光学参量,并分析了吸湿性气溶胶粒子加热的等效吸收系数随时间的变化规律,着重分析了忽略粒子自身吸收对等效吸收系数的影响,常规计算值与等效吸收系数在1μs时相对误差可达到234.7%和255.2%。同时,就不同相对湿度、不同波长对等效吸收系数含时变化规律的影响进行了对比分析,并讨论了采用均匀混合模型计算结果的相对误差,在1μs时实际值与计算值相对误差最大,分别小于3.62%和7.07%。

关键词：大气光学等效吸收系数米氏散射气溶胶相对湿度

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典型类型气溶胶吸收光学厚度的定标规律

强激光与粒子束 2015年第1期27卷 39-44页

作者：李珍珍黄印博中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院大气成分与光学重点实验室合肥230031 中国科学院大学北京100039

利用云和气溶胶粒子的光学特性软件包(OPAC)对陆地型、海洋型、沙漠型和极地型四种典型类型气溶胶的吸收光学厚度进行了计算统计分析,根据每一种类型气溶胶成分的差异,分析了气溶胶吸收光学厚度随波长及相对湿度变化的规律,建立了四种... 详细信息

利用云和气溶胶粒子的光学特性软件包(OPAC)对陆地型、海洋型、沙漠型和极地型四种典型类型气溶胶的吸收光学厚度进行了计算统计分析,根据每一种类型气溶胶成分的差异,分析了气溶胶吸收光学厚度随波长及相对湿度变化的规律,建立了四种典型类型气溶胶吸收光学厚度与波长、相对湿度的定标关系。气溶胶吸收光学厚度随波长的幂指数衰减规律并不是在所有波长范围内均满足,不同类型的气溶胶,其适用的范围不同;气溶胶吸收光学厚度随波长和相对湿度的变化主要受气溶胶成分影响,相对湿度的增大会导致气溶胶吸收特性的降低,并会对吸收Angstrom指数造成影响。根据建立的气溶胶吸收光学厚度的定标关系,可由气溶胶激光雷达等设备实测的某一波长的光学参量计算光电系统对应波长、不同相对湿度情况下的光学特性。

关键词：气溶胶吸收光学厚度相对湿度化学成分吸收Angstrom指数

聚焦光束大气传输光束扩展定标规律的数值分析

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物理学报 2006年第12期55卷 6715-6719页

作者：黄印博王英俭中国科学院安徽光学精密机械研究所合肥230031

选取多种典型激光传输条件下的计算参量,对平台光束聚焦大气传输湍流热晕相互作用引起的光束扩展进行了数值分析.热畸变的产生是在快速变化的湍流扩束作用之后,在此假定的基础上,建立了描述聚焦光束大气传输光束扩展与大气传输特征物理... 详细信息

选取多种典型激光传输条件下的计算参量,对平台光束聚焦大气传输湍流热晕相互作用引起的光束扩展进行了数值分析.热畸变的产生是在快速变化的湍流扩束作用之后,在此假定的基础上,建立了描述聚焦光束大气传输光束扩展与大气传输特征物理参量的定标关系.在了解激光发射系统的特征参量和大气传输效应的特征参量之后,即可由定标关系迅速判断激光大气传输的效果,从而为激光工程系统的参量优化设计及其应用效能评估提供依据.

关键词：湍流效应热晕效应光束扩展定标规律

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一种内混合气溶胶粒子模型光散射的等效性

光学学报 2012年第6期32卷 252-258页

作者：张小林黄印博饶瑞中中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院大气成分与光学重点实验室安徽合肥230031 中国科学院研究生院北京100049

以包含灰尘、黑碳和水三种成分的单分散内混合初次气溶胶为例,利用消光、吸收、散射效率因子和不对称因子,探讨了以等效折射率描述具有不同成分的内混合气溶胶粒子系统的适用性。结果表明,在尺度参数为0.1～25时不同半径比下,消光、吸... 详细信息

以包含灰尘、黑碳和水三种成分的单分散内混合初次气溶胶为例,利用消光、吸收、散射效率因子和不对称因子,探讨了以等效折射率描述具有不同成分的内混合气溶胶粒子系统的适用性。结果表明,在尺度参数为0.1～25时不同半径比下,消光、吸收和散射效率因子的等效性较好,相对误差分别在3%、3%和4%以内;不对称因子的等效性相对稍差,相对误差在13%以内。当半径比a/b小于1/5,即内混合体中所含灰尘和黑碳较少时,等效折射率实部和虚部值基本可以确定,而不必考虑尺度参数的影响。用除散射相函数之外的其他光学量来等效时,较为容易找到等效的气溶胶粒子。

关键词：散射大气光学气溶胶粒子等效性内混合

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跟踪抖动对激光湍流大气传输光束扩展的影响

光学学报 2005年第2期25卷 152-156页

作者：黄印博王英俭中国科学院安徽光学精密机械研究所大气光学中心合肥230031

　对发射系统的跟踪抖动对激光湍流大气传输光束扩展的影响进行了数值分析,并且得到了跟踪抖动对光束扩展影响的定标关系。由此定标关系可知,当系统衍射角σ0 较大时,跟踪抖动对光束扩展的影响比较小;但是当系统衍射角σ0 较小时,特别... 详细信息

　对发射系统的跟踪抖动对激光湍流大气传输光束扩展的影响进行了数值分析,并且得到了跟踪抖动对光束扩展影响的定标关系。由此定标关系可知,当系统衍射角σ0 较大时,跟踪抖动对光束扩展的影响比较小;但是当系统衍射角σ0 较小时,特别是在湍流效应较弱的情况下,抖动的影响非常显著,此时光束扩展主要是由系统抖动项所决定的。通常在湍流效应较弱时,系统跟踪抖动对光束扩展的影响相对较大,随湍流效应的不断增强,湍流扩展逐渐起主导作用,而系统跟踪抖动对光束扩展的影响相对逐渐减小。因此,由此定标关系可以定量了解不同条件下系统衍射、系统跟踪抖动以及湍流效应对光束扩展影响的大小,并为系统优化设计提供定量的科学依据。

关键词：大气光学跟踪抖动数值模拟光束扩展

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激光传输大气参量测量精度要求的数值分析

强激光与粒子束 2006年第5期18卷 720-724页

作者：黄印博王英俭中国科学院安徽光学精密机械研究所大气光学中心合肥230031

就激光大气传输湍流热晕相互作用下大气参量测量误差对激光传输效果(平均功率密度)的影响进行了数值分析,并以典型的激光传输条件为例,分析了对激光大气传输影响最为敏感的3个大气参量风速、吸收系数以及湍流结构常数的测量精度要求。... 详细信息

就激光大气传输湍流热晕相互作用下大气参量测量误差对激光传输效果(平均功率密度)的影响进行了数值分析,并以典型的激光传输条件为例,分析了对激光大气传输影响最为敏感的3个大气参量风速、吸收系数以及湍流结构常数的测量精度要求。综合不同传输距离下大气参量测量误差对传输效果的影响,大气风速的测量精度要求为±10%,吸收系数及湍流结构常数的测量精度要求分别为±5%和±15%。

关键词：大气光学传输效果大气参量测量精度

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随机取向团簇自然气溶胶光学特性

强激光与粒子束 2012年第10期24卷 2441-2446页

作者：张小林黄印博饶瑞中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 中国科学院研究生院北京100039

利用离散偶极子近似法计算分析了随机取向团簇自然气溶胶(包含灰尘和海盐)在等效半径变化范围为0.01～2μm(波长为0.55μm时对应尺度参数为0.1～23)时的光学特性。通过考察成分和形状的影响,计算结果表明:成分对团簇自然气溶胶的散射、... 详细信息

利用离散偶极子近似法计算分析了随机取向团簇自然气溶胶(包含灰尘和海盐)在等效半径变化范围为0.01～2μm(波长为0.55μm时对应尺度参数为0.1～23)时的光学特性。通过考察成分和形状的影响,计算结果表明:成分对团簇自然气溶胶的散射、后向散射效率因子,不对称因子,以及米散射区范围内的消光效率因子的影响均较小,其中对尺度参数为9～23时的消光效率因子和尺度参数小于2.3时的不对称因子几乎没有影响;成分对瑞利散射区范围内的消光效率因子及吸收效率因子的影响相对较大。形状对团簇自然气溶胶在尺度参数小于0.7时的消光、吸收、散射效率因子及后向散射效率因子的影响可以不计;当尺度参数大于4.6时,粒子的内在对称性和表面的突变会带来明显的影响。另外,团簇自然气溶胶在米散射区内、尺度参数较大时,散射相函数有明显的后向散射加强效应。

关键词：大气自然气溶胶团簇随机取向光学特性

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高能激光大气传输的定标规律

中国激光 2010年第2期37卷 433-437页

作者：乔春红范承玉黄印博王英俭中国科学院安徽光学精密机械研究所大气光学中心安徽合肥230031

利用高能激光大气传输四维仿真程序,对高能激光在大气中传输时湍流热晕相互作用引起的光斑扩展进行了数值分析。得到了在不同湍流效应情况下,由热晕效应引起的焦平面上63.2%环围能量半径的光斑扩展规律以及不同光斑半径内的平均功率密... 详细信息

利用高能激光大气传输四维仿真程序,对高能激光在大气中传输时湍流热晕相互作用引起的光斑扩展进行了数值分析。得到了在不同湍流效应情况下,由热晕效应引起的焦平面上63.2%环围能量半径的光斑扩展规律以及不同光斑半径内的平均功率密度定标关系式。根据此定标关系,能够对高能激光在大气中传输的效果做出快速的预测和有效的评估。

关键词：激光大气传输定标规律湍流效应热晕效应