纯转动拉曼测温激光雷达滤光器参数设计

以获得最高的温度测量精度为目的,设计了纯转动拉曼激光雷达的滤光器参数,包括两个接收通道滤光器的中心波长和半高全宽。进一步研究表明:当被探测大气的温度降低时,或当噪声增强时,二号通道中心波长的设计应向发射波长靠近。另外,反演过程中拟合式引入的误差非常小,可忽略不计。必须避免混入的弹性信号增大到一定程度后,而引起测量温度的漂移。     

尘埃等离子体的谐振问题研究

航天飞机通过电离层时,喷焰提供了相较于周围等离子体的高速中性气体,与背景电离层中的O⁺离子交换电荷,产生环形离子分布(也称Bump-on-tail分布),这将对非相干散射雷达(incoherent scattering radar, ISR)谱产生显著影响. 基于尘埃等离子体非相干散射理论,建立了固体火箭喷焰早期离子Bump-on-tail分布的非相干散射模型,模拟并分析了尘埃掺杂和分布函数对非相干散射谱的影响,进而对其响应机制进行了解释. 结果表明,尘埃组分的引入增强了离子谱,分布函数对离子谱线的影响则与生成等离子体的谐振频率有着密切关系. 该研究对于理解自然等离子体和人工等离子体的物理性质都具有重要意义.     

基于化学物质释放的五点傅里叶变换求解泊松方程的方法

在电离层化学物质释放数值模拟中,傅里叶变换是一种有效的求解泊松方程的方法,但其仿真精度有待进一步提高.文章提出一种改进的傅里叶变换求解泊松方程的方法,对泊松方程的五点差分形式做傅里叶变换,并引入误差修正项,弥补二阶差分带来的误差,模型中给出了详细推导过程,并与常用方法进行了对比分析.研究结果表明,改进方法求得电势的均方误差（Mean Square Error,MSE）相对Birdsall方法和电势求导方法小6个量级,电势空间分布更加接近解析结果.文中所提方法满足化学物质释放数值仿真的要求,为等离子体粒子模拟中泊松方程的求解提供了一种新的方法.     

尘埃等离子体的谐振问题研究

基于尘埃等离子体的色散关系,在不考虑高/低频近似的情况下,推导了尘埃等离子体谐振频率和增长率的表达式,讨论了尘埃质量、尘埃密度和载波频率对谐振过程的影响,给出了尘埃等离子体谐振过程的基本物理规律.典型火箭喷焰等离子体参数条件下,考察了高速尘埃粒子组分的引入对谐振过程的影响.仿真结果表明,尘埃速度在1 km/s的条件下即可激发谐振过程,谐振频率约为3 kHz.尘埃等离子体谐振机理模型和高速组分影响机制的得出对深入理解尘埃等离子体的物理过程和火箭喷焰的异常衰减机制具有重要意义.     

退火对Ga_2O_3薄膜特性的影响

采用金属有机物化学气相沉积法在c面蓝宝石衬底上生长了高质量的β-Ga_2O_3薄膜,并将样品分别在真空、氧气、氮气氛围下退火30 min,研究了各类退火工艺对Ga_2O_3薄膜特性的影响,对退火所得的薄膜进行了X射线衍射、光致发光谱、紫外透射谱和原子力显微镜扫描的研究。结果表明,各类退火工艺均能够优化薄膜的晶体质量和表面形貌,同时有效改善了薄膜的光学性质。其中,氧气退火后的样品在可见光波段透射率高达83%,且吸收边更加陡峭;表面粗糙度降至0.564 nm,其表面更为平整。这些结果说明氧气退火对晶体质量的提高最为显著。氮气、真空退火的样品在光致发光谱中出现365 nm的发光峰,这是大量氧空位的存在导致的。     

挪威地区甚高频雷达观测极区夏季中层回波

于2010年7月13日至16日正午前后在挪威Troms地区(69.6°N)使用224MHz甚高频非相干散射雷达对极区夏季中层回波(PMSE)进行了观测.雷达几乎每天都捕捉到了PMSE现象,且其时常具有双层结构.为专门研究PMSE方向敏感性,采用了转动雷达发射波束指向的观测模式.对于13日的高PMSE层,回波功率随波束天顶角的增大而衰减,回波半宽角为8.9°.然而,对于13日的低PMSE层和14—15日的PMSE层,回波功率与波束指向基本无关,这与国际上早期使用约50MHz甚高频雷达观测的结果不一致.     

远紫外电离层高光谱成像仪杂散光抑制研究

电离层空间环境复杂,紫外波段辐射能量微弱,如何抑制远紫外高光谱成像仪杂散光是研究远紫外电离层高光谱载荷的重要环节。依据系统技术要求,给出单超环面光栅型高光谱成像仪杂散光抑制方法,首先分析杂散光的主要来源和传播路径,利用UG软件设计消杂光结构,使用LightTools软件仿真不同视场和不同光栅衍射级次下接收面的能量响应,评估杂散光抑制效果。结果表明：视场外杂散光能量和视场内光线能量量级相差10^-5～10^-7,光栅非工作衍射级次光线能量和工作级次能量量级相差10^-6～10^-8,中心波长处光谱杂光系数为0.9975%,所提方法满足空间远紫外高光谱遥感指标要求。     

尘埃等离子体混合模型中电荷-电势问题的迭代法求解

针对尘埃等离子体领域的工程实际问题,研究了混合模型中电荷电势问题的迭代法求解.具体情形为电子密度服从波尔兹曼分布,而电势由泊松方程决定.研究结果表明,简单情况下牛顿迭代法具有非常好的适用性,但对于复杂的工程实际情况,标准的牛顿迭代法不再适用.研究验证,平行弦法对此复杂情况能够具有较好的适用性:当下山因子取值在一定范围内时,迭代过程收敛且稳定;同时,收敛速度随下山因子增大而加快.     

青岛地区电离层Es特征统计分析

利用青岛电波环境观测站电离层测高仪2001年至2011年共11年的观测数据,对Es层的季节变化和日变化特征进行了统计分析.统计结果表明:Es层发生概率与临频的季节变化和日变化为单峰结构,夏季和中午是Es发生最频繁和最强的时间;虚高的季节变化和日变化为双峰结构,季节上以4月份和9月份为主次峰,日变化上以7点和17点为主次峰;Es类型的发生次数从高到低依次为平型、低型、高型和尖型.     

高纬极区电离层离子声波谱线增强事件的研究

通过对子午扫描光度计以及欧洲斯瓦尔巴特群岛非相干散射雷达2004年1月22日的数据分析,发现非相干散射谱中出现的离子声波谱线增强发生在红色极光散射的区域内或附近,光学数据表明红色极光散射强度范围为4～32 kR,而在发生离子声波谱线的自然增强现象时红色极光散射强度水平高于15 kR.因此,极光粒子沉降与离子声波谱线增强具有一定的相关性.基于场向电流不稳定性模型,对发生离子声波谱线增强的雷达数据进行了分析,反演得到的场向电流量级达到了mAm-2量级.进一步采用修正的场向电流不稳定解释离子声波谱线时,由于场向热流的引入,反演得到的场向电流会变的更大.