双视场米散射激光雷达探测对流层气溶胶

介绍了自行研制的用来探测对流层大气气溶胶消光特性的双视场米散射激光雷达.该激光雷达采用两个具有独立接收视场的探测通道分别接收高低层532 nm的大气回波信号,可以兼顾低层大视场角低探测盲区和高层小视场角高探测高度的要求.叙述了该雷达系统的总体结构和技术参量以及数据处理方法,给出了合肥地区(东经117.16°,北纬31.90°)大气气溶胶消光系数廓线和对流层光学厚度的探测结果.测量结果表明,该雷达具备昼夜连续观测对流层大气气溶胶的能力,可以很好地反映气溶胶粒子的时间和空间分布特征.     

北京奥运前期典型天气拉曼激光雷达观测研究

以自行研制的双波长三通道拉曼激光雷达、振荡天平（PM10、PM2.5）、碳黑（BC）气溶胶分析仪及能见度仪相结合对“好运北京”2008年奥运会前期典型天气状况进行了测量与分析,给出了北京奥运主场馆上空气溶胶消光系数的垂直分布及其时空变化关系,计算了气溶胶的消光散射比,并分析了灰霾天气条件下大气能见度、气溶胶颗粒物PM10、PM2.5、BC及气溶胶消光系数垂直分布之间的相互关系。研究结果表明,灰霾天气条件下,大气能见度、颗粒物质量浓度与气溶胶颗粒物消光系数之间具有直接的相关性。     

空间探测相机的能量计算

建立了空间可见光相机对空探测的物理模型.利用辐射传输的基本原理,分析了面源目标亮度和背景辐射亮度与探测相角、背景光入射角和相机数值孔径之间的关系.给出点目标探测时主要噪音源的计算方法,从而推导出可见光相机接收到的以电子数为基本单位的信噪比表达式.通过数值模拟给出各种因素对信噪比的影响,得到了较高信噪比的可行方法.     

海面中波红外反射率特性研究

基于Cox Munk海面模型,计算了海面对中波红外（3~5 μm）的反射率.利用双站散射遮蔽函数对Cox Munk海面反射率模型进行了修正,数值模拟了反射率随入射角、反射角和风速的变化关系.结果表明,考虑遮蔽效应后,反射率较未考虑遮蔽时的变化更为平缓,且峰值的位置发生变化,峰值明显减小.     

一维Renyi熵阈值法中参数的自适应选取

提出了一种自适应选取一维Renyi熵阈值分割法中参数α的方法.该方法以一种图像分割质量评价指标 均匀性测度为适应度函数,利用粒子群算法在参数空间进行优化搜索,从而可以根据具体的图像获得合适的参数,得到最佳的图像分割阈值.结果表明：一般情况下,可以（0,1）范围内搜索最优的α值|当需要更好的分割效果时,可在（0,10）范围内搜索最优的α值.     

内陆地区近地面大气消光系数统计特征及气象要素影响分析

使用能见度仪测量了合肥地区2005年6月到2007年7月期间近地面的大气消光系数.给出了大气消光系数的时间变化特征和频数分布特征以及大气消光系数与相应时间段的水汽、温度、气压、风速的相关性.结果表明：局地大气消光系数具有明显的日变化、月变化、季节变化和频数特征|不同季节的消光系数与气象要素的相关性有所不同|其中水汽、温度是两个较为重要的影响消光系数特征分布的因素.分析结果可以作为局地大气消光系数模型建立的基础.     

基于光纤列阵薄膜传感的客流计数系统研究

为实现客流计数自动化,开发了一种基于新型高分子薄膜型光纤列阵感压的客流计数系统.感压原理建立在光散射强度与高分子材料密度变动的对应关系上,系统以脚底压力分布“质心”的时空变化为信息特征,该时空变化特征反映了乘客上下车时维持动态平衡的一般规律.由此设计了多种行为模式的客流跟踪、辨向和计数方法.统计实验结果表明,该客流计数系统可实现实时测试,准确率达95%以上.     

基于图像分割的时域乳腺扩散光学层析成像方法

鉴于乳腺光学层析成像方法中的不适定性严重影响重建图像性能,引入图像分割技术.通过选择合适的图像分割阈值,将基于全域重建的图像分割为背景区域和目标区域,再对得到的“目标区域”进行二次图像重建.数值模拟研究表明,该技术可有效地减小反演变量的维数,提高重建图像的性能.     

锥形光纤探针荧光信号分析与优化设计

利用建立的生物传感器系统信号分析模型,以锥形探针为例对荧光信号归一化功率分布、探针的传输效率、探针的收集效率、探针的有效收集效率及系统探测值等物理量进行了详细的理论分析,并以此为基础,得到了锥形探针的优化设计参量.实验表明,理论分析给出的优化设计参量与实验结果符合得较好.      

晶向ZnTe单晶的太赫兹辐射及探测

通过Te熔剂方法生长出〈331〉晶向的ZnTe体单晶,利用X射线衍射和红外透射显微技术对材料进行了测试.在钛 宝石激光器的泵浦下,利用〈331〉晶向的ZnTe晶体辐射－探测到太赫兹波,激发频谱可达5 THz左右.〈331〉晶向的ZnTe晶体表现出良好的太赫兹辐射性能.     

掺镱双包层光纤激光器的径向偏振振荡

通过在腔内放置汇聚型布儒斯特角轴锥体,并对增益光纤采用双端泵浦, 实验上实现了掺镱双包层光纤激光器的径向偏振模振荡.对增益光纤的末端做了斜角抛光,抑制了光纤端面间的寄生振荡,减小了在低泵浦功率下被放大的自发辐射光份额.该激光器的域值约为175 mW,斜率效率13.8%,激发波长约1085 nm.当泵浦功率达到最大值460 mW时,获得了39 mW的激光输出功率,其光束偏振纯度和圆柱形对称性有显著改善.     

双波长米散射激光雷达探测对流层气溶胶消光特性

新近研制了一台基于532和1 064 nm的双波长米散射激光雷达(dual-wavelength lidar,简称DWL),用于探测对流层大气气溶胶可见和红外波段的消光特性及其时空分布,同时用于粒子尺度谱垂直分布特征的研究。系统采用4个通道分别用于接收对流层下部和中上部532及1 064 nm的大气回波信号,有效地缩短了获取大气信息的时间。采用窄带滤光片,并借助光阑,将接收的激光大气回波信号谱线(米散射和瑞利散射光谱)从天空太阳背景噪声中分离,提高系统的白天探测能力。叙述了雷达系统的总体结构和技术参数以及数据处理方法。利用该雷达对合肥地区(117.16°E, 31.90°N)上空的气溶胶进行了探测。给出了对流层大气气溶胶532及1 064 nm消光系数的垂直廓线及其时空分布典型探测结果。分析了气溶胶波长依赖指数的空间垂直分布。讨论了对流层大气气溶胶光学厚度月变化。观测和分析结果表明,双波长具备昼夜连续观测对流层大气气溶胶的能力,可以很好的反映气溶胶粒子的时间和空间分布特征。     

聚焦部分相干涡旋光束的传输和相干特性

根据部分相干光的传输理论,研究了部分相干高斯 贝塞尔涡旋光束通过光阑透镜聚焦后的传输和空间相关性质.数值计算结果表明,涡旋暗核的大小和焦平面上的光谱相干度都取决于入射光的拓扑电荷n、截断参量δ、相对相干长度σg和参量α.当选择适当的参量,在几何焦点附近会出现局域空心光束.研究还发现在焦面上光谱相干度会产生一个或多个的相位奇点（相干涡旋）,而且拓扑电荷和相对相干长度会对相干涡旋的位置和个数产生影响.在相干极限下,相干涡旋可逐渐演变为光学涡旋.     

GaN及AlGaN薄膜透射光谱的研究

利用透射光谱矩阵光学原理,对三种GaN或AlGaN外延薄膜的透射光谱进行了分析.在传统的透射光谱拟合方法的基础上,添加了表征材料表面粗糙度、膜内散射情况的拟合参量,拟合曲线与实验曲线达到了准确的吻合.结果表明：外延薄膜透射光谱的拟合可以准确提取出材料的消光系数、表面状况、散射情况、折射率及厚度,从而对样品质量作出详细的分析.     

Raman激光雷达探测气溶胶光学特性

介绍了武汉大学自行研制的Raman多通道激光雷达系统,给出了整个系统的设计原理及主要技术参量.详细描述了利用Raman激光雷达原理反演大气气溶胶消光系数、后向散射系数和激光雷达比等光学特性的方法,并对求解消光系数过程中的关键部分做了讨论分析.同时对武汉上空对流层低空大气气溶胶、云以及边界层等光学特性进行了实时探测反演.实验结果表明:该Raman多通道激光雷达系统在夜晚对低空气溶胶的垂直分布特性具有较好的探测能力,工作性能可靠.     

Elastic backscattering lidar system for atmospheric measurements in Antarctica

An elastic backscattering lidar and initial results are described. The lidar system has been designed to operate in Antarctica for the Italian National Programme for Antarctic Research. The first field trials were held during the period from 31 December 1987 to 10 February 1988. Data were collected for both tropospheric and stratospheric atmospheric parameters. Tropospheric measurements included the cloud base, optical depth, extinction and backscattering coefficients for clouds, whereas aerosols and the molecular atmosphere were monitored in the stratosphere. The lidar system was also tested for the determination of temperature and density in ranges up to 40 km. Preliminary results of the lidar measurements carried out at Terra Nova Bay are presented. The lidar system is composed of a Nd–YAG laser, a Newtonian telescope and two receiving channels with computer-controlled data acquisition and display equipment. The system is operated in a mobile container specifically designed for the Antarctic environment.     

基于小波变换的X射线图像超动态范围重建

针对小动态范围X射线成像设备提出一种X射线图像超动态范围重建方法.将成像对象进行两次不同球管电压下的低剂量曝光,对两次曝光得到的图像进行多分辨率小波分解.根据一定规则重构分解系数,将重构的系数进行小波逆变换重建一幅宽动态范围图像.实验表明,该方法能有效扩展图像的灰度动态范围,并且两次低剂量曝光并未增加患者皮肤表面吸收剂量.      

基于DPIM调制的MIMO空间光通信系统

为了抑制空间光通信中大气湍流效应和降低误包率,提出了一种引入分布式多出多入技术,基于数字脉冲间隔调制的多出多入空间光通信系统.在弱湍流信道模型和APD探测器下建立了多出多入系统链路模型,推导了最大似然检测下的最佳阈值和误包率.计算结果表明：发射分集通过多路径传输平滑接收信号光强起伏|接收分集增加孔径平滑效应,减弱接收光强起伏|在发射平均功率、接收孔径总面积和背景噪音相同的条件下,数字脉冲间隔调制的不同多出多入系统存在几乎相同的最佳雪崩光电二极管增益|比较多出多入通信系统下三种调制方式,数字脉冲间隔调制的误包率较少劣于PPM调制而大大优于OOK调制.