工业SO2及碳黑颗粒紫外成像遥感监测技术

为了准确有效监测工业烟囱排放,基于SO2及碳黑颗粒物的光学特性,设计并研制出一套双通道紫外成像遥感监测系统.该成像系统的两个光谱通道的中心波长分别定于310 nm和330 nm,利用两个通道的光学厚度之差反演SO2浓度图像,颗粒物浓度图像由330 nm通道获取,根据浓度图像结合光流法获取烟羽运动速度,进而计算得出SO2和碳黑颗粒物的排放速率.结果表明,该工业烟囱的SO2及碳黑颗粒物排放速率分别为72.48±3.16 kg/h和6.33±1.18 kg/h.实验采用紫外相机同时对工业烟囱排放的SO2及碳黑颗粒物进行监测,实验表明双通道紫外成像遥感监测兼具高时间分辨率与高空间分辨率,测量结果准确直观,在工业废气污染、船舶尾气污染以及火山喷发污染排放遥感监测中具有非常明显的技术优势及巨大的应用前景.     

半导体激光器的原子法拉第反常色散光学滤波器光反馈稳频

为提高半导体激光器的频率稳定性，利用原子法拉第反常色散光学滤波器（FADOF）超窄带的选频透射特性，将其置于半导体激光器的外腔中作选频元件，采用光反馈的方法，使得透射率低的激光频率分量被抑制，透射率高的激光频率分量被加强，有效地实现了光反馈激光稳频。利用Cs原子法拉第反常色散光学滤波器工作于D2线852nm的4峰窄带透射状态。通过调节半导体激光器的温度和电流，调谐半导体激光器的输出波长，将激光器锁定在任何一个透射峰上，用26％的光反馈量，使稳频后的激光频率长期稳定性保持在75MHz／2h以内，而且采用这种稳频方法的输出激光中心波长一直稳定在频率基准上，没有单方向漂移。同时，还实现了Cs原子法拉第反常色散光学滤波器稳频半导体激光器结构的一体化，使其具有实用性。     

激光大气等离子体时间演化特性的光谱研究

采用延时光谱法和谱线演化法 ,对YAG脉冲激光器 1 0 6 μm光束击穿一个大气压的空气所产生的等离子体进行了时间分辨光谱研究。对激光大气等离子体连续光谱的短波带与长波带分别进行了时间分辨测量 ,结果表明两者的衰变速率均在等离子体激发约 0 5微秒以后明显变慢。分析认为这种衰变速率的变慢可能与空气中氧对自由电子的吸附与去吸附有关。对激光大气等离子体线状光谱所作的时间分辨测量则表明 ,大部分线状光谱的演化寿命大于其标称寿命 ,部分线状光谱还呈现“衰变—增涨—衰变”的复杂形式。分析认为线状光谱的这些演化特征可能与等离子体在衰变期间的各种复合过程和能量转移过程有关。     

星载威胁激光探测告警的技术需求分析

文中在调研分析激光反卫星的多项技术的基础上,得出星载威胁激光探测告警系统应当具有的功能和性能特点。     

原子法拉第效应器件稳频与鉴频测速的多普勒激光雷达

利用FADOF透射频谱曲线稳定而又可调谐的特点,设计了一种测速多普勒激光雷达,一方面用其对发射激光稳频,同时用同种原子的FADOF对回波光鉴频,使发射激光频率和鉴频曲线建立了相对稳定的关系,可有利于提高测速精度。试验系统采用Cs原子FADOF,在-40~+40m/s的测速范围内,测速误差为±0.74m/s。     

目标反射特性与激光测距回波强度关系的研究

激光测距方程的表达形式与目标反射模型的选取有关.不同文献中的测距方程不尽相同,通过对不同反射模型测距方程的推导,指出不同文献中测距方程的联系及测距方程差异产生的原因.用数值模拟的方法,直观给出不同目标模型回波信号的差别及其强度随探测距离、仰角的变化关系.在设计脉冲激光测距仪时,模拟结果可以帮助选取合适的参数.     

QCLAS在JLMPGF6.5发动机CO体积分数测量中的应用

为了精确测量吸收光谱，并尽量减小温度与湍流波动对光谱测量结果的影响，采用谱线模拟仿真模拟和20kHz高频扫描的方法，选取中红外基频跃迁带内低温度敏感性谱线P(10)，进行了理论分析和实验验证，取得了发动机CO吸收光谱及其体积分数随时间变化的数据，变化范围为(153±123)×10-6。结果表明，P支谱线扫描范围内可降低48.28%目标气体温度变化对体积分数反演的影响。该方案能够为发动机尾气CO激光遥感测量提供一个高速、精准、实时的监测方案。     

武汉上空潮汐波活动的全天时钠激光雷达研究

通过武汉物理与数学所的白天钠激光雷达,我们对武汉（30.5N,114E）上空的钠层昼夜变化特性及潮汐波活动进行了观测。在一次持续时间超过两天的观测中,钠层表现出了很强的日周期变化特性,钠层的柱密度、层宽度、质心高度都呈现出24小时的变化周期。各个高度上的钠层密度变化也呈现出清晰的24小时下行波的相位传播现象。这些结果都可以归因于一个显著的日潮汐波扰动。从观测数据中提取出来的潮汐相位与GSWM00模式符合得很好。在其它的三个短时间白天观测中我们也观察到了显著的钠层日周期变化,而平均钠层日变化呈现出了显著的日潮汐波传播结构。这个结果与Xiong et al.(2004)的报道很符合,即日潮汐波是武汉上空主要的潮汐波。     

原子控制光学信道在光电子系统中的应用

在许多光电系统中,如激光雷达、激光通信、光电探测等,对其滤光和鉴频的能力提出了越来越高的要求。采用传统的光学高分辨技术满足这些应用要求,存在高光谱分辨率与系统稳定性、技术复杂性、甚至成本的矛盾,而采用基于原子跃迁的高分辨光学技术（即原子滤光技术）,可以在很大程度上缓解这一矛盾。在光电系统接收端采用原子滤光技术后,在其发射端也必须采用同种原子的同种跃迁控制激光波长,从而构成了原子控制的光学信道。本文即介绍原子控制光学信道的作用、原理、构成,以及几种采用原子控制信道进行高分辨率滤光和高精度鉴频的光电系统。