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湍流大气中准直激光束的光斑特征Ⅰ.特征半径

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中国激光 2002年第10期29卷 889-894页

作者：饶瑞中中国科学院安徽光学精密机械研究所大气光学研究室安徽合肥230031

利用数值方法研究了不同光传播起伏条件下湍流大气中准直激光束的光斑特征 ,结果表明 ,光斑稳定半径(Rrbt)和等效半径 (Reff)具有很好的相关性 ,虽然Rrbt 可应用于更一般的光斑 ,但它们都不适合衡量光斑质量 ;而锐度半径 (Rshp)可以恰... 详细信息

利用数值方法研究了不同光传播起伏条件下湍流大气中准直激光束的光斑特征 ,结果表明 ,光斑稳定半径(Rrbt)和等效半径 (Reff)具有很好的相关性 ,虽然Rrbt 可应用于更一般的光斑 ,但它们都不适合衡量光斑质量 ;而锐度半径 (Rshp)可以恰当地反映光斑质量。对于准直激光束 ,在极弱起伏条件下 ,约有一半的光斑其质量变好或变差 ,但变化幅度很小 ;随起伏条件的加强 ,越来越多的光斑质量变差 ,但仍有一部分光斑质量变好。

关键词：准直激光束光斑特征特征半径光传播大气湍流

湍流大气中准直激光束的Strehl比与锐度

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中国激光 2005年第1期32卷 53-58页

作者：饶瑞中中国科学院安徽光学精密机械研究所大气光学研究室安徽合肥230031

利用数值方法研究了各种起伏条件下湍流大气中准直激光束的短曝光光斑特征,分析了Strehl比、能量 Strehl比、峰值Strehl比和锐度(Sharpness)的统计特征,探讨了它们描述光斑质量的适用性。结果表明,能量 Strehl比适于描述光斑的整体... 详细信息

利用数值方法研究了各种起伏条件下湍流大气中准直激光束的短曝光光斑特征,分析了Strehl比、能量 Strehl比、峰值Strehl比和锐度(Sharpness)的统计特征,探讨了它们描述光斑质量的适用性。结果表明,能量 Strehl比适于描述光斑的整体集中质量,而锐度能很好地反映局域内能量集中程度,可作为描述短曝光光斑质量的评价参量。不同光传播起伏条件下湍流大气中准直激光束的短曝光光斑的统计特征表明,湍流有助于提高准直光束的局域能量集中程度。

关键词：大气光学光传播光斑质量数值模拟

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利用大气能见度获取多波长气溶胶光学特性

红外与激光工程 2007年第2期36卷 265-269页

作者：韩永饶瑞中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

介绍了一种利用测量得到的大气能见度获取多波长气溶胶光学特性(主要探讨气溶胶的消光系数、散射系数和吸收系数)的新方法。首先,由能见度求出波长0.55μm的大气消光系数,在减去大气分子的消光系数后得到0.55μm气溶胶的消光系数,使用Mi... 详细信息

介绍了一种利用测量得到的大气能见度获取多波长气溶胶光学特性(主要探讨气溶胶的消光系数、散射系数和吸收系数)的新方法。首先,由能见度求出波长0.55μm的大气消光系数,在减去大气分子的消光系数后得到0.55μm气溶胶的消光系数,使用Mie散射理论求出气溶胶粒子的数密度;因为同一时间大气状态下气溶胶的数密度是不变的,所以再次使用Mie散射理论即可得到其他波长下气溶胶的光学特性。以1.06、1.536、3.75μm为例,给出了合肥2003年近地面层的气溶胶光学特性,该方法对于研究大气环境和大气中光传输模式具有重要意义。

关键词：大气光学气溶胶散射系数吸收系数

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高功率激光阵列探测器中光强分布复原方法

红外与激光工程 2009年第5期38卷 815-819页

作者：乔春红田国昌范承玉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

根据激光大气传输特性及衍射理论,提出一种对阵列探测器中相邻探测单元测量值之间进行插值的新方法——"高斯"插值法,并且对该方法获得的远场光强分布与"马赛克"及"线性"插值方法获得的光强分布进行了比较。结果表明:当焦平面处83.9%和6... 详细信息

根据激光大气传输特性及衍射理论,提出一种对阵列探测器中相邻探测单元测量值之间进行插值的新方法——"高斯"插值法,并且对该方法获得的远场光强分布与"马赛克"及"线性"插值方法获得的光强分布进行了比较。结果表明:当焦平面处83.9%和63.2%环围能量半径上具有相同的探测单元时,"高斯"插值方法比其他两种方法复原的光强分布更为接近原始光斑的光强分布,其中"马赛克"方法复原的光强分布与原始的光强分布相比偏差较大。另外,从光斑大小考虑,"高斯"插值法也能够较好地复原出远场的空间光强分布。

关键词：插值法阵列探测器光强分布高能激光束

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拉曼差分法探测大气中的臭氧

中国激光 2008年第5期35卷 739-743页

作者：汪少林谢军曹开法苏嘉赵培涛胡顺星魏合理胡欢陵中国科学院安徽光学精密机械研究所大气光学实验室

介绍了拉曼差分法测量对流层底部污染物O_3的基本原理。计算和研究了N_2,O_2的拉曼光谱强度分布特征,利用O_3对N_2,O_2紫外波段拉曼散射光的不同吸收特性,推导出O_3浓度反演公式;设计了拉曼差分激光雷达(Raman-DIAL)系统,该系统采用双... 详细信息

介绍了拉曼差分法测量对流层底部污染物O_3的基本原理。计算和研究了N_2,O_2的拉曼光谱强度分布特征,利用O_3对N_2,O_2紫外波段拉曼散射光的不同吸收特性,推导出O_3浓度反演公式;设计了拉曼差分激光雷达(Raman-DIAL)系统,该系统采用双通道分别接收N_2和O_2对紫外266 nm激光的拉曼散射光,通过拉曼差分法反演大气中O_3浓度。分析了激光雷达系统噪声的来源,对双通道滤光片提出了相应的要求;分析了大气中污染物SO_2,NO_2在紫外波段的吸收特性对拉曼差分法测量O_3的影响及造成的相对误差;利用差分激光雷达AML-2测得的O_3数据模拟了拉曼差分激光雷达系统N_2与O_2的拉曼信号,从而证实了该方法探测对流层底部大气臭氧含量垂直分布的可行性。

关键词：激光技术臭氧激光雷达拉曼差分法拉曼散射日盲区

地空激光大气斜程传输湍流效应的数值模拟分析

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红外与激光工程 2008年第5期37卷 787-792页

作者：钱仙妹朱文越饶瑞中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

大气湍流效应是制约各种激光工程应用的重要因素之一。采用多层相位屏的模拟方法,针对地空激光大气的长距离斜程传输进行了大量数值模拟,通过变化天顶角、光束初始半径和激光波长等传输条件,定量分析了光束的有效半径、相对真空扩展倍... 详细信息

大气湍流效应是制约各种激光工程应用的重要因素之一。采用多层相位屏的模拟方法,针对地空激光大气的长距离斜程传输进行了大量数值模拟,通过变化天顶角、光束初始半径和激光波长等传输条件,定量分析了光束的有效半径、相对真空扩展倍数、光斑质心漂移均方根和63.2%环围能量的平均功率密度等统计参量在不同传输条件下受湍流的影响程度和变化规律。结果表明:天顶角越大,湍流效应越强,光束受到湍流的影响越大;波长越短,光束受到湍流的影响越强;光斑的漂移随光束初始半径的增大而减小,且与波长无关;在湍流效应和衍射效应的综合作用下,光束有效半径和63.2%环围能量的功率密度随波长和光束初始半径均不是单调变化。这可为激光工程应用提供一定的理论分析和性能预测依据。

关键词：光传播地空斜程传输湍流效应数值模拟

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探测低空大气温度分布的转动拉曼激光雷达

光电工程 2006年第10期33卷 43-48页

作者：刘玉丽张寅超苏嘉岳古明周军胡欢陵中国科学院安徽光学精密机械研究所大气光学重点实验室

提出了一种新的探测对流层低层大气温度的转动拉曼激光雷达方法,通过测量N2和O2的后向散射的纯转动拉曼谱的强度,计算它们的比值来确定大气温度的垂直分布,并对其性能进行了数值模拟。转动拉曼激光雷达的光源是一个调Q的Nd:YAG激光器,... 详细信息

提出了一种新的探测对流层低层大气温度的转动拉曼激光雷达方法,通过测量N2和O2的后向散射的纯转动拉曼谱的强度,计算它们的比值来确定大气温度的垂直分布,并对其性能进行了数值模拟。转动拉曼激光雷达的光源是一个调Q的Nd:YAG激光器,经扩束器后输出能量200mJ;采用双光栅单色仪提取所需要的氮气和氧气的转动拉曼谱;接收机采用光电倍增管和双通道光子计数器,量子效率是10%(48000个脉冲累加)。夜晚它对近地面10.2km高度内的探测信噪比在10:1以上,白天它对近地面3.6km高度内的探测信噪比在10:1以上,计算的温度与模拟用的温度真值阔线相差约0.3K。

关键词：拉曼激光雷达大气激光探测大气温度光栅单色仪

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激光大气闪烁的小波频谱分析

光学学报 1999年第12期19卷 1634-1638页

作者：饶瑞中王世鹏刘晓春龚知本中国科学院安徽光学精密机械研究所大气光学研究室合肥230031

激光对数光强起伏的快速傅里叶变换功率谱的无标度区间的标度指数在许多情况下很不稳定，并且超出了理论界限，因而本文引入了离散小波变换（ＤＷＴ）频谱分析。通过对１／ｆ信号的快速傅里叶变换频谱和离散小波变换频谱的对比分析，... 详细信息

激光对数光强起伏的快速傅里叶变换功率谱的无标度区间的标度指数在许多情况下很不稳定，并且超出了理论界限，因而本文引入了离散小波变换（ＤＷＴ）频谱分析。通过对１／ｆ信号的快速傅里叶变换频谱和离散小波变换频谱的对比分析，验证了离散小波变换频谱分析的优越性。激光大气闪烁的离散小波变换频谱的无标度区间的标度指数在一天内（除日出后和日落前两段时间外）的变化比较稳定，并且不超出理论界限。这些结果表明，

关键词：大气湍流闪烁频谱分析小波变换激光

湍流大气中的准直激光束:分形结构与相位不连续点

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强激光与粒子束 2002年第4期14卷 501-504页

作者：饶瑞中中国科学院安徽光学精密机械研究所大气光学研究室安徽合肥230031

利用数值方法研究了不同起伏条件下准直激光束在湍流大气中的传播 ,分析了光斑的分形维数以及相位不连续点数目的统计特征。结果表明 :随着起伏条件的增大 ,光斑的分形维数以及相位不连续点数目增大 ;光斑的分形维数与锐度 (描述光斑质... 详细信息

利用数值方法研究了不同起伏条件下准直激光束在湍流大气中的传播 ,分析了光斑的分形维数以及相位不连续点数目的统计特征。结果表明 :随着起伏条件的增大 ,光斑的分形维数以及相位不连续点数目增大 ;光斑的分形维数与锐度 (描述光斑质量的参量 )有一定的关系 ,但相位不连续点数目与光斑质量不存在确定的关系。在特定的计算条件下 ,分形维数一直随起伏条件的增大而增大 ,没有出现类似于闪烁饱和的现象。在一定的起伏条件下 ,相位不连续点数目具有一定的统计分布 ,而不是一个确定的值 ,并且具有相当的发散性。

关键词：湍流大气准直激光束分形结构相位不连续点光斑质量光传播数值模拟