一、光子并合作用对激光雷达测量臭氧的影响分析（论文文献综述）
贾立松[1]（2021）在《基于激光雷达的斜程能见度反演方法与实验研究》文中指出大气能见度是仪器科学研究的重要参量,是研究大气污染的重要因子,反映了大气层的稳定程度,尤其是斜程能见度在航空运输中具有十分重要的地位,它的精确测量对飞机的安全起降有着重要意义。目前激光雷达斜程能见度探测技术主要是基于Koschmieder定律估算斜程能见度,忽略了大气散射辐射亮度的影响。本文从斜程能见度的基本测量原理出发,结合激光雷达的大气探测优势,开展一种新型的激光雷达斜程能见度反演方法和实验研究。具体工作如下:首先,从目标物和背景的视亮度对比度定义出发,对水平能见度和斜程能见度的测量原理进行了阐述。针对目前激光雷达斜程能见度反演算法的不足,提出了考虑大气散射辐射亮度校正的斜程能见度反演方法,详细说明了新型反演方法的设计思路和实现过程。利用激光雷达探测技术实现从大气气溶胶光学参量、微物理参量和散射特性参量的探测和反演,并结合激光雷达和SBDART模式获得实际太阳直接辐射和大气散射辐射亮度的结果,进而获得考虑大气散射辐射亮度校正的目标物和背景的视亮度对比度分布,实现对斜程能见度的反演。着重开展了大气散射辐射亮度对斜程能见度影响的理论仿真与分析,利用SBDART模式仿真获得了不同气溶胶模型和不同天气条件下的大气散射辐射亮度分布,从目标物和背景的视亮度对比度曲线讨论了斜程能见度的结果。结果表明,不同气溶胶模型因具有不同的散射特性决定了不同的大气散射辐射亮度分布趋势,有云天气条件下云层的散射特性对大气散射辐射亮度也产生较大影响,在不同观测方向上不同的目标物和背景视亮度对比度分布决定了不同的斜程能见度结果。仿真结果充分表明了大气散射辐射亮度分布对白天斜程能见度测量的重要影响,是不可忽略的。进而,针对目标物和背景的固有对比,探究了目标物和背景的反射率对斜程能见度的影响,并构建了一套由光谱光度计和标准反射板构成的反射率测量系统,分别对跑道、草地、沙子、泥土等下垫面的反射率进行了测量,得到不同下垫面的反射率和反射率光谱特性曲线,对测量结果和误差进行了初步分析,为后续斜程能见度的反演提供数据支撑。最后,开展了基于激光雷达的斜程能见度探测实验和结果分析。利用西安理工大学激光雷达遥感研究中心的一套双波长拉曼-米散射激光雷达系统,进行了不同天气条件下的激光雷达垂直探测实验和斜程扫描探测实验,反演获得实际大气的气溶胶参数列表,结合SBDART模式计算得到了实际大气的直接辐射和散射辐射亮度分布,得到了以操场跑道和草地作为目标物和背景的视亮度对比度曲线,获得了斜程能见度的测量结果和扫描剖面分布。在观测天顶角范围为50°-70°时,在典型的全天空有云条件下斜程能见度由5.60 km逐渐升高为10.20 km,晴天条件下斜程能见度由16.65 km逐渐下降为13.50 km,雾霾天气条件下斜程能见度由10.34 km下降至5.68 km。在观测天顶角60°,方位角270°时,对应三种典型天气下的斜程能见度分别为6.90 km,15.48 km和8.74 km。实验结果表明了在不同天气条件下不同观测方向上均获得了不同的斜程能见度测量结果。
赵岚[2]（2021）在《新型PIPN结构SI-GaAs脉冲压缩二极管特性研究》文中研究说明纳秒、亚纳秒超快高压电脉冲在超宽带雷达、低温等离子体技术、生物医疗、激光技术等国防、科研及工业领域具有广阔的应用前景。近几年来,随着脉冲功率技术的发展,结构紧凑、高频率、长寿命的半导体功率开关已成为脉冲功率开关的重要发展方向。在实现电触发SI-GaAs非线性导通的基础上,课题组设计了新型脉冲压缩二极管。这种基于SI-GaAs的新型脉冲压缩二极管在MIM结构、MIP结构中都表现出良好的脉冲压缩效果,脉冲压缩比和前沿压缩比远超FID,DBD,磁开关等常规脉冲压缩器件,但仍存在电极烧蚀、漏电流大、寿命短等问题尚未解决。本文在MIM、MIP结构脉冲压缩二极管的研究基础上,提出并制备了 PIPN新结构样品。本文围绕该样品的结构设计和性能测试主要完成了以下三部分工作:1.针对新型脉冲压缩二极管测试需求,研制了一台上升沿40 ns～1μs可调,脉宽70～100μs可调,输出最大电压4500 V,脉冲电流10 A的高压脉冲电源。新型脉冲压缩二极管压缩特性与前级脉冲上升沿,电压,电流等特征参数密切相关,因此测试需要前级脉冲上升沿可调,电压大于3 kV,重复频率大于10 kHz。在高压MOSFET器件基础上,通过改变驱动电流的方法,实现了前级脉冲上升沿的调节。满足本文对PIPN样品寿命、脉冲压缩性能测试的需求。2.在MIM、MIP结构样品失效的研究基础上,设计并制备了 PIPN新结构样品。在对MIM和MIP样品机理研究和失效机理研究的基础上,提出了进一步利用pn结替代MIP结构中肖特基结的设计思路。经过设计计算,确定了各外延层厚度,浓度等结构参数,并利用MBE外延工艺制备了实验样品。3.利用所研制的高压脉冲电源,对PIPN样品的寿命、激发电压和电压上升速率的关系以及脉冲压缩特性进行了实验研究。结果表明:PIPN样品可以将脉宽为166ns、上升沿为50.72 ns的脉冲输出信号压缩至脉宽为12 ns、上升沿仅为1.6 ns,具有良好的脉冲压缩性能;PIPN样品在1 kHz重频下可运行300多万次,相比MIP结构样品（可运行3万次）运行寿命提高了 100倍;PIPN样品在电脉冲触发下存在一定的电流阈值和电压阈值,当电源电压大于阈值电压1700V,触发电流大于阈值电流3.33 mA,样品可正常触发脉冲。
张亦舒[3]（2021）在《自由对流层气溶胶主被动遥感协同探测方法》文中认为
龚宇[4]（2021）在《中红外差分吸收激光雷达测量污染气体的模拟仿真及实验研究》文中研究表明差分吸收激光雷达作为污染气体监测的一种重要手段,具有探测范围广、探测灵敏度高、无需现场采样等众多优势,已在紫外,近红外波段开发了一系列气体探测激光设备,可实现对环境中各类有毒有害气体的日常监测,本文针对国内中红外波段激光探测气体技术的空缺,结合模拟仿真和实验探测探讨中红外波段探测污染气体技术的可行性。从激光雷达回波方程出发,分析了影响回波信号的各个参量,通过对气象要素参数化、气体参数化、噪声参数化、雷达系统参数化的方式,明确了影响差分吸收激光雷达信号的各个参量,仿真了特定环境和系统参数下的激光雷达回波信号,根据回波信号的信噪比,分析不同距离下的浓度反演效果,实现对中红外差分吸收气体探测技术的仿真评估,并通过模拟仿真计算分析了中红外差分吸收技术探测气体的误差,从理论上评估了中红外差分吸收技术对各类污染气体的探测能力。合作研制了一套2.5μm～4μm全固态高重频中红外路径积分差分吸收激光雷达,通过更换PPLN晶体和温控调节成功实现波长的变更,可进行多种气体的有效测定。以NO2、SO2气体为研究对象,进行了室内气体池实验和外场气体排放实验。室内气体池实验的实测浓度与真实浓度的相关系数均高于98%,确保了该套激光雷达能实现对污染气体的精确测定。室外开放气体探测实验表明了雷达系统能实时记录整个路径上气体浓度的变化,探测结果表明系统在时间分辨率上具有一定优势,可用于监测工厂周围的化学气体浓度,完成高效预警任务。本研究后期将继续对该套激光雷达系统开发,充分利用波长大范围调谐的特点,实现对多类化学气体的有效测定。
李红旭[5]（2021）在《基于激光雷达数据的气溶胶特性反演方法研究》文中认为气溶胶是大气系统的重要组成部分,虽然在大气中相对含量很少,但对气候环境和大气辐射传输具有重要的影响。相较于被动遥感、卫星等探测手段,地基激光雷达作为一种主动式光学遥感探测工具,具有时空分辨率高、探测距离远、测量精度高等优点,被广泛应用于气溶胶探测。因此,研究基于激光雷达数据精确测量气溶胶相关特性对大气遥感、环境监测等领域具有重要意义。随着工业制造技术的进步,激光雷达系统逐渐成熟,成本得到控制,应用也比较普遍。光学遥感行业对激光雷达的数据处理和反演模型的需求越来越迫切。然而,激光雷达信号中含有大量噪声,研究高效的激光雷达信号去噪方法,从强背景噪声中提取出有用信号,是保障数据精确反演的前提。此外,在使用激光雷达数据进行气溶胶参数反演时,往往需要先验信息的假设或根据经验确定模型参数等人工干预的手段,这容易造成较大的误差,且难以实现自适应、自动化处理。这些局限性主要体现在激光雷达数据的预处理,气溶胶层垂直结构和光学物理等特性的反演中,本文的研究工作将致力于解决这些难题,具体研究内容如下:（1）激光雷达回波信号容易受到噪声污染,特别是在强背景光下,噪声严重影响了激光雷达系统的反演精度和有效探测距离。针对强噪声干扰的问题,提出了基于鲸鱼优化算法和变分模态分解的自适应激光雷达回波信号去噪方法。通过鲸鱼优化算法获得变分模态分解的分解模态数和二次惩罚因子,使得变分模态分解模型能够获得更好的去噪效果。实验结果表明该方法可应用于激光雷达信号的降噪,能有效提高激光雷达信号的信噪比,并将实验所使用的激光雷达系统的有效探测距离从6 km提高至10 km。（2）行星边界层高度是描述气溶胶层垂直结构的主要参数,其估计的准确性对天气和空气质量的预测和研究至关重要的。最常用的边界层高度反演算法是小波协方差变换法,但它存在扩张系数的选定和容易受到云、气溶胶干扰等问题。本文基于鲸鱼优化算法与上限法,提出了改进的小波协方差变换法,无需其他辅助测量设备,仅基于简单的微脉冲激光雷达即可实现行星边界层高度的自动、准确、稳定探测,解决了上述技术难题。（3）气溶胶消光系数是气溶胶光学特性的核心参数,对大气过程的变化有着重要影响。Mie散射激光雷达作为应用最为普遍的激光雷达设备,需要经验假设和复杂的数值运算才能反演出气溶胶消光系数,制约了反演结果的精度。结合Mie散射激光雷达和高光谱分辨率激光雷达的优缺点,提出了一种基于深度信念网络的气溶胶消光系数反演模型,能够有效避免诸多假设带来的不确定性,提高Mie散射激光雷达的探测精度。实验结果表明训练后的深度信念网络模型具有良好的鲁棒性和稳定性,为Mie散射激光雷达反演气溶胶特性参数提供了一种具有竞争力的解决方案。（4）气溶胶的粒子谱分布等微物理特性参数可用于监测气溶胶的演变过程、研究大气气溶胶的时空变化规律。本文通过激光雷达方程、Mie散射原理等理论方法,揭示了气溶胶光学特性和微物理特性之间的关系。针对正则化算法反演气溶胶粒子谱分布存在的问题,通过广义交叉验证法获得正则化参数和最小偏差准则获取气溶胶复折射指数,实现了基于多波长激光雷达数据的气溶胶粒子分布反演。
杨欣欣[6]（2021）在《激光主动照明成像质量提升研究》文中提出激光主动照明成像利用激光高亮度、高方向性、高单色性、相干性好等特点,可以克服被动成像的局限,实现对远距离、暗弱目标的照明,极大提高了光电成像系统的探测与识别能力。但是激光在大气信道中传输时,折射率随机起伏会破坏激光的相干性,导致光束漂移、光强起伏、波前畸变以及光束扩展等湍流现象,严重影响了光电成像系统的探测性能。本文主要研究了大气湍流对激光主动照明成像系统性能的影响,提出采用多光束多波长照明和事后图像处理两种方法来减小湍流起伏对主动成像系统的影响。工作主要包括以下几个方面:1、首先,我们研究了大气衰减效应和湍流效应对激光束传输的影响机理。以Rytov微扰近似理论为基础,给出了Kolmogorov谱弱湍流传输条件下照明光场大气相干长度与光场强度均值、闪烁指数的关系,分析了照明光场的湍流效应。2、基于弱起伏传输条件下照明光场的统计结果,从提升照明光场强度均匀性来提高主动成像系统性能的角度出发,分别提出了多光束照明多波长、多波长照明以及多光束多波长照明的方法抑制光学湍流闪烁,并对上述几种方法的有效性进行了理论验证。3、在理论验证完成的基础上,我们建立了基于MATLAB平台的主动照明成像仿真系统。利用Kolmogorov谱模型结合功率反演法,实现了对弱湍流大气的数值模拟。结合自由空间光传输和分步相位屏方法,建立了从发射光场到目标光场、经反射后再经大气传输至接收机的回波光场数值仿真模型。基于该主动照明仿真模型,我们进行了:（1）多光束发射湍流抑制仿真研究,（2）多波长发射湍流抑制仿真研究,（3）多光束多波长照明湍流抑制仿真研究。仿真结果与理论分析相吻合,验证了多光束多波长发射对于照明光场强度闪烁抑制的有效性。4、进行了主动照明实验室内与外场试验研究。在室内搭建了双光束多波长照明实验平台,基于该实验平台完成了:（1）单光束照明湍流现象实验研究,（2）2光束发射湍流抑制实验研究;（3）多波长照明湍流抑制实验研究;（4）两光束多波长湍流抑制实验研究。实验结果与仿真计算和理论分析相吻合,证明了多光束多波长发射对照明光场闪烁抑制的有效性。进行了主动照明外场试验,通过对主动照明条件下观测目标回波数据的测量,验证了主动照明技术对远距离目标回波强度提升的有效性。5、针对主动照明成像应用场景中,对暗弱目标成像时接收端采集的目标图样受到下行湍流的扰动以及探测器光子噪声影响的问题,我们提出了改进的空间调制相位差法。首先介绍了改进的空间调制相位差法的基本原理,并通过数值仿真和实验验证了该方法在波前探测和图像重建方面的卓越性能。
孙明晨[7]（2021）在《临近空间大气星光掩星技术研究》文中研究指明临近空间是指高空区域20-200km的范围,因具有重要的利用价值而成为科学研究的重点。目前已知该空间环境极其复杂,其中囊括温度变化、波动、潮汐、湍流等现象;现有的天基遥感探测技术、火箭原位探测技术等探测数据已经对以上方面进行了大量的研究。大气星光掩星技术作为先进的天基探测技术中的重要一种,是利用地球大气的对星光的光谱吸收和折射特征进行行星中高层大气探测的有效手段,可探测获得大气密度、温度、成分等行星大气参数,在国内并未开展该技术的相关研究。该技术发展于上世纪六十年代,已经成功应用于地球、金星、土星、火星等行星的大气探测,并开展了一系列科学研究。星光掩星的原理为,穿过行星大气所得恒星光谱与未穿过行星大气的光谱的比值,与大气吸收成分密切相关;基于比尔-布格-朗伯定律,可用于反演得到全球相关吸收成分的数密度垂直廓线。星光掩星技术具有光路简单、探测精度高、全球覆盖性等优势。本文基于对星光掩星的前端科学研究,形成一个端对端的数据系统,即从原理分析到掩星事件仿真预报再到数据反演和误差分析,为后续形成小型化仪器奠定基础,开展了以下四个方面的工作。（1）深入分析星光掩星探测原理体制,并利用MODTRAN模式建立了掩星工作模型,对臭氧、二氧化氮、三氧化氮和氧气的特征光谱吸收线进行了分析,计算相应波段的大气透过率。基于此结果,进一步对四种成分的各吸收谱线的信噪比和相对误差进行了推导和计算。根据计算所得信噪比和相对误差,对全天区星源进行了筛选,在高信噪比和低探测误差的标准下,给出目标星源的视星等范围以及可实际利用并探测的吸收光谱线,还给出目标恒星的坐标分布以及光谱型。结果显示:可作为光源进行探测的星源视星等范围为-1.45～3.55,此时接收光谱信号信噪比大于100,探测的相对误差最小可达到1%。（2）基于为卫星轨道设计和探测载荷设计提供理论指导的目的,进行了观测事件仿真,也是对掩星观测能力的验证,即利用LEO卫星和恒星在地固坐标系中的相对坐标位置,进行恒星-LEO掩星轨道观测仿真,具体流程为:第一步读取LEO卫星和恒星的坐标位置,设定模拟观测时间为24小时;第二步判断是否处于掩星状态,当掩星事件开始时,计算并给出掩星事件发生的速度、经纬度等,直到时间结束。根据模拟结果,统计计算并分析掩星事件的日观测量、持续时间、全球分布和漂移速度等,有以下结果:1)24小时的轨道模拟期间,得到掩星事件日观测量5563次,包括上升掩星2737次,下降掩星2826次;2)从全球分布角度看,事件主要分布在低纬度,两极最少,中纬度纬度数量相当,经度方向上分布较均匀;3)从方位角的分布来看,正常掩星占总数的78.25%,平均持续时间为1.5分钟,切点的水平漂移范围为18km～600km;4)侧面掩星事件发生率为21.75%,与正常掩星对比来说,其持续时间更长,切点的水平漂移速度更大,方位角变化更大。（3）观测量仿真可实现对光谱吸收的精细结构分析,掌握观测量的状态,得到的大气透过率用以开发反演算法。首先,将天狼星的红外光谱（755nm～774nm）作为原始光谱输入,通过三维射线追踪模拟地球大气地面至110km高度的红外光线在大气中传输的路线。其中,设定频率为3.95e+14Hz,地球形状是椭球状,大气模型选为中性大气,且已知目标恒星和低轨卫星在地固系中的位置数据,得到每条光线上各个点的坐标。其次,利用HITRAN数据库输出氧分子吸收线相关参数,包括吸收线强度和低能态能量等,利用逐线积分计算分子吸收截面。最后,计算出该波段的大气透过率。为方便验证算法以及实现小型化仪器设计,选择760nm和762nm即氧气分子的特征吸收谱线,计算两谱线的大气透过率随高度的变化以及信噪比,以指导仪器设计。此外,为了更加清楚的了解实际观测量的状态,我们计算了大气折射部分引起的透过率变化。经以上模拟和计算,得到以下结果:近红外波段755nm～774nm在80km、100km、110km三个高度所得大气透过率随高度的增高而趋近于1。相比0.2nm的光谱分辨率,0.1nm分辨率时大气透过率的变化范围为0.28～1,相比较前者范围更大。此外,在110km高度透过率为0.987,探测的精确度可小一位。折射作用引起的透过率部分在60km以上为1,所以60km以上高度可忽略大气折射的作用。760nm和762nm特征吸收线处得到光强度信噪比均在100以上,当光谱分辨率为0.1nm时,光强度信噪比的值更小,说明氧气对光谱的吸收作用更强。（4）反演算法的开发是星光掩星技术的核心所在,本文利用了剥洋葱法对仿真数据进行了反演,得到氧气在0-120km的垂直数密度分布,并与MSISE00数据对比,相对误差不超过0.3%,并做了局部圆弧修正工作。为了进一步验证反演算法程序,选择GOLD和GOMOS的实测数据进行反演。其中,将反演所得130-230km的氧气与GOLD发布的数据结果对比,偏差在15%以内;反演所得臭氧的数据与GOMOS发布的结果对比,63km以下相对偏差最大不超过20%,63km以上最大不超过10%。
左欣[8]（2021）在《基于多源数据的大气细颗粒物污染区域传输研究》文中研究指明随着我国城镇化以及工业化的快速推进,人们的生活水平日益提高,但越来越多的环境问题也随之出现,尤其是以细颗粒物污染为主的大气污染严重威胁着环境质量以及人体健康,并通过直接或间接作用影响着辐射收支,逐渐成为大气环境领域的研究重点。我国的大气细颗粒物污染呈现出明显的区域性复合污染特征,污染物的区域传输特性为我国空气质量的监管和控制带来了新的挑战。针对依靠地面监测、模式模拟等传统方法模拟精度低、单一方法评价能力不足等问题,本研究充分考虑卫星遥感观测范围广、重访周期短、数据质量高的优势,结合地面监测数据、ERA 5再分析资料、HYSPLIT（Hybrid Single Particle Lagrangian Integrated Trajectory）后向轨迹数据、大气立体监测走航数据等建立了一套基于多源数据的大气细颗粒物污染区域传输研究方法,对大气细颗粒物区域传输事件识别、传输通道重构、水平传输特性、垂直扩散特性等内容展开系统的分析研究。首先,本研究以日本气象厅发射的Himawari-8静止卫星AHI（Advanced Himawari Imager）传感器数据为基础,实现了考虑地表反射各向异性的逐小时气溶胶光学厚度反演。并以AERONET 1.5数据为真值进行精度验证工作,得到本论文使用的气溶胶光学厚度反演结果在华北平原两个站点的相关系数R分别达到了0.84,0.83。进一步的本研究结合风速、风向、相对湿度、大气边界层高度等气象资料通过地理加权回归算法进行近地面细颗粒物浓度高精度估算（小时级相关系数0.84,日级相关系数0.87）,为大气细颗粒物污染区域传输研究提供可靠、有效的遥感数据。本文提出以卫星遥感数据为基础,通过污染像元时空连续性变化进行大气细颗粒物污染区域传输事件识别,有效识别出2019年华北平原地区发生26次大气细颗粒物污染区域传输事件,且高发于冬春季。进而提出基于高频次气溶胶光学厚度观测的污染传输通道重构方法,据此方法有效重构了2019年污染物区域传输高发时段整层大气细颗粒物污染区域传输通道,并且对污染物传输通道覆盖的横向距离与纵向距离进行准确的分析;为对污染物传输通道所在高度层进行识别,本研究提出以HYSPLIT后向轨迹为基础,模拟不同高度层气流并进行轨迹聚类,对比整层大气污染物传输通道,分析污染气团所在高度层。本研究以污染传输通道重构、污染气团传输速度计算为基础进行细颗粒物水平传输特性分析,通过对比不同高度层污染物扩散时间变化差异进行垂直扩散特性分析。并进一步引入大气立体走航探测技术,对大气细颗粒物污染区域传输过程进行实时追踪。通过激光雷达进行污染物浓度剖面数据获取,并结合遥感数据、后向轨迹数据等对污染来源、污染高度进行动态监测。在定点垂直探测过程中,结合车载气象仪探测的气象数据以及微波辐射计探测的廓线数据,对大气细颗粒物污染区域传输原因进行初步探索。通过本研究提出的基于多源数据的大气细颗粒物污染区域传输研究方法,可以对各地空气污染以及区域传输情况进行全方位、多层次的探讨与分析,为制定环境污染综合治理和联防联控政策提供有效的数据基础与参考依据。
付松琳[9]（2021）在《星载气溶胶激光雷达的模拟仿真和反演算法应用研究》文中研究表明气溶胶是大气污染物的主要组成部分,是城市光化学烟雾的重要来源。气溶胶通过直接和间接效应影响地球-大气之间的辐射收支平衡。星载激光雷达具有时空分辨率高、日夜兼用和探测区域宽广等优点,已成为有效获取广域和全球范围气溶胶和云光学特性时空分布的重要技术手段。当前获取大区域范围的气溶胶垂直廓线信息采用的是美国NASA发射的CALIOP提供的数据产品,为了可以得到更为全面的气溶胶垂直观测数据与近地面雾霾信息,需要研制星载激光雷达对我国区域范围内的污染的环境情况进行监测,获取中国区域的污染信息的精准时空分布,并对区域内污染物浓度进行辨识量化。本文研究工作主要包括两方面,一方面依据星载激光雷达探测需求,研制星载激光雷达缩比样机,并由此开展星载激光雷达的性能模拟仿真研究;另一方面针对星载激光雷达测量信号特征,开展边界层内气溶胶光学特征和质量浓度定量反演算法研究。在星载气溶胶激光雷达性能模拟仿真研究方面。依据星载激光雷达探测要求,研制缩比样机系统。该系统采用与星载激光雷达一致的光子计数激光雷达探测体制,通过光机优化设计和结构模态分析,确保出射激光和接收光学间的高精度对准和保持,有效解决白天背景光干扰,实现10km高度范围大气气溶胶的昼夜观测能力。同时依据该缩比样机实际测量数据,通过构建星载激光雷达测量有效信号、背景信号和信噪比模拟仿真,重点评估星载激光雷达在洁净、灰霾和有云三种典型天气条件下的探测能力和垂直廓线数据质量,并由此给出星载激光雷达后续研制建议。在星载气溶胶激光雷达数据反演算法研究方面。首先,对Collis斜率法、Klett方法和Fernald方法对米散射激光雷达反演算法进行比较分析,并重点给出Fernald反演算法的不确定度分析。其次,根据激光雷达信号特征采用自适应阈值函数去噪算法,通过调整阈值函数实现去噪的同时最大限度地保留有用信号,显着提高激光雷达测量信号的信噪比。同时提出一种分段反演云下气溶胶优化算法,利用微分零交叉法识别云顶高度和云底高度,通过迭代反演合理选择云激光雷达比,实现云下气溶胶光学特性垂直廓线的精确反演。最后,通过将获取的光学特性与气象要素和实测的颗粒物浓度建立回归预测模型,实现对颗粒物浓度的辨识研究。采用逐步判别法对特征值进行筛选并运用线性回归、BP神经网络和GA-BP神经网络构建辨识回归模型,实现颗粒物浓度的评分预测。通过逐步判别方法选用6个特征变量组成特征集,此时R2最高且RMSE值最小,分别为0.98和0.19。通过回归模型发现,GA-BP的预测误差范围比BP的预测误差范围小,预测效果优于BP方法。其回归模型的训练集相关指数R2=0.904,测试集的相关指数R2=0.899,平均预测误差为7.122μg/m3,说明激光雷达可以有效地监测颗粒物的分布。证明了激光雷达可以作为一种有效的和灵活的仪器收集颗粒物浓度数据的可行性,特别是监测PM2.5浓度在大气中的空间分布。综上所述,星载气溶胶激光雷达缩比样机可以满足观测需求,该激光雷达的星载模拟信号云层和污染层的层结构明显。星载气溶胶激光雷达在轨后获取的数据产品可以联合气象要素数据对颗粒物浓度进行表征,实现定性遥感到定量遥感的转换。
关晨[10]（2021）在《翠绿宝石全固态激光器研究》文中认为近红外波段700～800nm宽带可调谐激光光源在医疗、雷达、显微等领域都有着广泛的应用。翠绿宝石晶体的发射波长调谐范围为701～858 nm,是一种在700～800 nm近红外波段性能优良的宽带可调谐激光增益介质和激光放大介质,具有荧光寿命长、饱和能量密度高、吸收带宽宽以及热机械性能优良等特点;同时通过单次倍频即可获得350～400 nm波段紫外激光,能极大拓展小型的翠绿宝石固体激光器在军事等领域的应用。除传统的闪光灯外,翠绿宝石晶体还可以使用蓝光激光二极管（Laser Diode,LD）、红光LD、绿光激光器、黄光激光器等多种可见光光源进行泵浦。随着高功率红光LD技术的成熟及其商业化应用,利用638 nm红光LD泵浦的翠绿宝石激光器逐渐成为全固态激光领域的研究热点。另外,590 nm黄光激光器作为翠绿宝石晶体的泵浦源,其波长恰好处于翠绿宝石晶体b轴吸收谱线峰值处,具有最大的吸收系数,而且590 nm黄光激光器亮度高,更容易获得具有低阈值、高功率的翠绿宝石激光输出。因此,基于红光LD和黄光激光器泵浦的全固态翠绿宝石激光器研究,具有重要的科学意义。1.4μm波段激光器作为人眼安全波段激光器的重要成员,在激光医疗、测距等领域都有巨大的应用价值。另外,1.4 μm波段激光器通过单次倍频可以得到0.7μm的激光,是获得700～800 nm近红外波段激光输出的有效方法之一。目前,研究者们通常使用具有优良物理和化学特性的掺Nd3+离子激光晶体充当激光增益介质来获得1.4 μm激光输出,如Nd:YAG、Nd:YAG陶瓷等。因此,作为新型晶体的Nd:LuAG混晶在1.4 μm人眼安全波段的研究具有重大意义。本论文主要基于翠绿宝石激光增益介质,首先对其晶体特性进行了详细的研究,然后分别使用高亮度光纤耦合输出红光LD、高功率光纤耦合输出红光LD、基于掺Yb光纤激光器的拉曼倍频589 nm高亮度黄光激光器以及589 nm全固态高亮度黄光激光器作为泵浦源,系统开展了对翠绿宝石激光器的温度调谐特性、波长调谐特性以及调Q激光特性等方面的研究,旨在实现高性能的翠绿宝石全固态激光输出。另外,基于Nd:LuAG新型混晶,开展了 LD端面泵浦的、输出激光中心波长为1442.6 nm的连续光与被动调Q脉冲光输出特性研究。本文具体研究内容如下:1.基于8 W高亮度光纤耦合输出红光LD,开展了翠绿宝石激光器的温度调谐特性研究。在短腔翠绿宝石激光器中,水平偏振吸收泵浦功率为4.55 W时,实现了最大输出功率1.11 W、斜效率为37.7%的连续翠绿宝石激光输出;并通过调谐翠绿宝石晶体的温度,可以成功实现对输出激光的中心波长调谐,当使用R=99%反射率的输出镜,晶体温度从7℃变化到70℃时,对应的激光波长调谐变化范围为753.98～773.4 nm。2.基于8 W高亮度光纤耦合输出红光LD,开展了翠绿宝石激光器的自调Q激光特性研究。采用短腔和W型两种谐振腔结构,通过对谐振腔进行仔细调节,均实现了稳定的自调Q激光输出;在短腔结构中,获得了脉冲宽度约为409 ns、重复频率约为182.6 kHz、平均输出功率约为657 mW的自调Q激光;在W型结构中,实现的自调Q脉冲宽度约为4.36 μs,重复频率约为12.17kHz,输出平均功率约为560 mW。3.基于8 W高亮度光纤耦合输出红光LD,开展了翠绿宝石激光器的波长调谐特性研究。采用Ⅴ型谐振腔,利用厚度为0.5 mm的双折射滤光片（Birefringent Filter,BRF）作为调谐元件,在20℃和60℃两种晶体温度下,分别实现了波长可调谐范围为 721.9～786.5 nm（64.6 nm）和 731.8～797.6 nm（65.8 nm）的翠绿宝石激光输出。在普克尔盒电光调Q翠绿宝石激光特性研究中,使用厚度比为1:2:4的三片组合式BRF作为起偏器,实现了窄线宽、波长调谐范围为735.2～787.9 nm的电光调Q激光输出;使用偏振片（Beam Polarizer,BP）和厚度为6 mm的BRF作为起偏器,通过精细调节,首次实现了基于翠绿宝石晶体的双波长电光调Q激光输出,对应的波长分别为744.4 nm&767.4 nm和 751.1 nm&761.8 nm。4.基于单台40 W高功率光纤耦合输出红光LD,开展了高功率红光LD单端泵浦的翠绿宝石连续激光特性研究。在最大水平偏振吸收泵浦功率25 W下,获得了最大输出功率为6.4 W的翠绿宝石连续激光输出。基于两台40 W高功率光纤耦合输出红光LD,开展了高功率红光LD双端泵浦的翠绿宝石激光特性研究。采用对称U型谐振腔结构,在最大水平偏振吸收泵浦功率50 W下,获得了平均输出功率为10.5 W的760 nm可见光波段激光输出,光光转换效率为20%,这是目前国内利用红光LD泵浦翠绿宝石晶体实现的最高输出功率。5.基于单台40 W高功率光纤耦合输出红光LD,利用普克尔盒电光调Q技术,开展了高功率翠绿宝石激光器的波长可调谐及单波长电光调Q、腔倒空调Q激光特性研究。当使用厚度比为1:2:4的三片组合式BRF时,实现了窄线宽、波长调谐范围为728.32～793.27 nm的电光调Q激光输出,其中,当电光调Q的重复频率设置为10 kHz,谐振腔工作在特殊波长755 nm和744 nm下,最终可实现的最大调Q平均输出功率分别为1160 mW和610 mW,脉冲宽度为961 ns和962 ns;当使用偏振片BP作为起偏器时,在重复频率10 kHz下,实现了中心波长为767.12 nm、输出功率600 mW、最短脉冲宽度919 ns的电光调Q激光输出;同时,基于偏振片BP,实现了脉冲宽度为10.2 ns、输出功率为167 mW的腔倒空调Q短脉冲激光输出。6.基于单台40 W高功率光纤耦合输出红光LD,开展了基于SESAM的翠绿宝石被动调Q激光输出特性研究。采用长度为1.54 m的W型谐振腔,在泵浦功率为24 W下,实现了最大平均输出功率为1004 mW、重复频率为33 kHz、脉冲宽度为5.87 μs的750 nm被动调Q激光输出,为国际上首次实现基于SESAM的瓦量级翠绿宝石被动调Q激光输出。7.基于单台掺Yb光纤激光器的拉曼倍频589 nm高亮度黄光激光器作为泵浦源,开展了翠绿宝石的高效率单波长、可调谐波长激光特性研究。在短腔结构中,589 nm最大泵浦功率7.7 W下,实现了最高输出功率为2.51 W、斜效率高达41%的翠绿宝石连续激光输出,这是首次利用589 nm黄光激光器作为泵浦源实现翠绿宝石激光输出。在V型腔中,利用1 mm厚度的BRF,实现了727.2～787.3 nm的连续波长调谐范围;同时,利用6 mm厚度的BRF实现了最大输出功率为1.8 W、输出波长为755.2 nm&764.2 nm的双波长激光输出。基于单台589 nm全固态高亮度黄光激光器作为泵浦源,首次开展了黄光激光器泵浦的翠绿宝石电光调Q激光输出特性研究。在X型腔中,使用偏振片BP作为起偏器,在最大泵浦功率为3.4 W,电光调Q的重复频率设置为10 kHz时,可以实现最短脉冲宽度为721 ns、输出功率为176 mW的763.04 nm电光调Q激光输出。8.基于Nd:LuAG新型混晶,开展了 LD端面泵浦的、输出激光中心波长为1442.6 nm的连续光与被动调Q脉冲光输出特性研究。当工作在连续激光状态时,泵浦吸收功率为11.1 W下,可获得的最大平均输出功率和对应的光光转换效率分别为1.83 W和16.5%。利用V3+:YAG作为可饱和吸收体,最终实现的被动调Q激光的最短脉冲宽度和单脉冲能量分别为72 ns和24.4 μJ。本文主要创新点如下:1.基于8 W高亮度光纤耦合输出红光LD,在短腔结构中实现了稳定的翠绿宝石激光器自调Q激光输出,获得的平均输出功率约为657 mW、重复频率约为182.6 kHz,脉冲宽度约为409 ns,此脉冲宽度是目前翠绿宝石自调Q激光器公开报道的最短的脉冲宽度。2.基于8 W高亮度光纤耦合输出红光LD,分别使用偏振片BP和厚度为6 mm的BRF作为起偏器时,首次实现了基于翠绿宝石晶体的双波长电光调Q激光输出,对应的波长分别为744.4nm&767.4 nm和751.1 nm&761.8nm。3.基于两台40W高功率光纤耦合输出红光LD,采用对称U型谐振腔结构,实现了功率高达10.5 W的翠绿宝石激光输出,这是目前国内利用红光LD泵浦的翠绿宝石激光器实现的最高输出功率。4.在红光LD泵浦的翠绿宝石电光调Q激光器中,首次使用厚度比为1:2:4的三片组合式BRF作为起偏器实现了线宽较窄、波长调谐范围较宽的电光调Q激光输出。当分别使用8 W高亮度光纤耦合输出红光LD和40 W高功率光纤耦合输出红光LD作为泵浦源时,获得的电光调Q波长调谐范围分别为735.2～787.9 nm 和 728.32～793.27 nm。5.基于单台40W高功率光纤耦合输出红光LD,在国际上首次实现了基于SESAM的瓦量级翠绿宝石被动调Q激光输出,获得的被动调Q激光对应的最大平均输出功率为1004 mW、重复频率为33 kHz。6.首次实现了基于掺Yb光纤激光器的拉曼倍频589 nm高亮度黄光激光器泵浦的翠绿宝石的高效率单波长、双波长以及宽带可调谐波长激光输出。另外,实现了基于单台589 nm全固态高亮度黄光激光器泵浦的翠绿宝石电光调Q激光输出,对应的最大输出功率和最短脉冲宽度分别为176 mW和721 ns。7.首次实现了LD端面泵浦的基于Nd:LuAG新型混晶的1.44μm人眼安全波段连续光与被动调Q脉冲光输出。
二、光子并合作用对激光雷达测量臭氧的影响分析（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、光子并合作用对激光雷达测量臭氧的影响分析（论文提纲范文）
（1）基于激光雷达的斜程能见度反演方法与实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.3 论文主要工作 |
| 2 激光雷达结合SBDART模式的斜程能见度反演方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 斜程能见度的基本测量理论 |
| 2.2.1 能见度定义 |
| 2.2.2 固有对比与对比度传输系数 |
| 2.2.3 水平能见度测量理论 |
| 2.2.4 斜程能见度测量理论 |
| 2.3 激光雷达结合SBDART模式的斜程能见度反演方法 |
| 2.3.1 目前斜程能见度的反演方法 |
| 2.3.2 考虑大气散射辐射亮度校正的斜程能见度反演思路 |
| 2.3.3 考虑斜程路径散射辐射亮度校正的斜程能见度反演算法 |
| 2.4 激光雷达结合SBDART模式的斜程能见度反演方法的实现过程 |
| 2.4.1 激光雷达大气气溶胶光学参量的反演算法 |
| 2.4.2 激光雷达大气气溶胶微物理和散射特性参量的反演算法 |
| 2.4.3 基于SBDART模式的辐射传输方程的求解算法 |
| 2.4.4 目标物和背景的视亮度对比度的求解算法 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 大气散射辐射亮度对斜程能见度影响的仿真与分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 城市气溶胶模型下目标物和背景视亮度对比度仿真与分析 |
| 3.3 晴天天气条件下目标物和背景的视亮度对比度仿真与分析 |
| 3.4 有云天气条件下目标物和背景的视亮度对比度仿真与分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 目标物和背景固有对比的分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 固有对比与反射率 |
| 4.3 反射率对斜程能见度的影响与分析 |
| 4.4 反射率测量原理与测量系统 |
| 4.4.1 反射率测量原理 |
| 4.4.2 反射率测量系统 |
| 4.5 反射率和反射率光谱曲线的测量与分析 |
| 4.5.1 反射率测量与分析 |
| 4.5.2 反射率光谱曲线与分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 基于激光雷达的斜程能见度探测与结果分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 激光雷达探测系统与探测性能 |
| 5.3 有云天气条件下的斜程能见度探测与结果分析 |
| 5.4 晴天天气条件下的斜程能见度探测与结果分析 |
| 5.5 雾霾天气条件下的斜程能见度探测与结果分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间主要研究成果 |
（2）新型PIPN结构SI-GaAs脉冲压缩二极管特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 半导体脉冲功率开关 |
| 1.3 本文主要工作 |
| 2 基于电触发SI-GaAs非线性模式的新型脉冲压缩二极管 |
| 2.1 SI-Ga As的材料基本特性 |
| 2.1.1 SI-GaAs能带结构 |
| 2.1.2 砷化镓材料补偿机制 |
| 2.2 SI-GaAs光电导开关非线性模式 |
| 2.3 电触发SI-GaAs非线性模式的脉冲压缩特性 |
| 2.4 新型脉冲压缩存在的问题 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 初级高压纳秒脉冲电源的研制 |
| 3.1 实现高压脉冲电源的基本方法 |
| 3.2 脉冲电源结构设计 |
| 3.2.1 功率MOSFET选择 |
| 3.2.2 隔离驱动的实现 |
| 3.3 脉冲电源总体电路设计 |
| 3.4 高压脉冲电源测试 |
| 3.5 脉冲上升沿的调控 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 PIPN样品的结构设计和实验特性研究 |
| 4.1 PIPN样品的结构设计 |
| 4.2 PIPN样品导通机理 |
| 4.3 PIPN样品特性研究 |
| 4.3.1 PIPN样品脉冲压缩特性 |
| 4.3.2 PIPN样品的寿命测试 |
| 4.3.3 PIPN样品触发条件测试 |
| 4.4 PIPN样品的失效 |
| 4.5 PIPN雪崩晶体管结构设计 |
| 4.5.1 纵向结构设计 |
| 4.5.2 横向结构设计 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 5.1 研究工作总结 |
| 5.2 本文创新点 |
| 5.3 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
（4）中红外差分吸收激光雷达测量污染气体的模拟仿真及实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 中红外差分吸收技术的研究意义 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.3 问题的提出 |
| 1.4 本文研究内容 |
| 第二章 中红外差分吸收探测原理及雷达系统 |
| 2.1 中红外差分吸收探测原理 |
| 2.1.1 气体分子吸收原理 |
| 2.1.2 差分吸收测量原理 |
| 2.2 中红外差分吸收激光雷达系统 |
| 2.2.1 整体结构 |
| 2.2.2 发射模块 |
| 2.2.3 接收模块 |
| 2.2.4 信号处理模块 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 中红外差分吸收气体探测技术模拟仿真评估 |
| 3.1 模拟仿真流程 |
| 3.2 回波信号仿真 |
| 3.2.1 大气参数仿真 |
| 3.2.2 气体参数仿真 |
| 3.2.3 噪声仿真 |
| 3.2.4 雷达系统参数仿真 |
| 3.3 仿真结果分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 误差分析 |
| 4.1 误差来源 |
| 4.2 随机误差 |
| 4.2.1 量化误差 |
| 4.2.2 噪声误差 |
| 4.3 系统误差 |
| 4.3.1 温度、压强不确定性误差 |
| 4.3.2 波长漂移引起的误差 |
| 4.4 总误差 |
| 4.5 本章小节 |
| 第五章 基于中红外激光雷达的气体探测分析 |
| 5.1 室内气体池定标实验 |
| 5.2 外场气体探测实验 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 本论文的创新点 |
| 6.3 存在的不足与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
（5）基于激光雷达数据的气溶胶特性反演方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景与意义 |
| 1.2 激光雷达信号去噪技术研究现状 |
| 1.3 行星边界层高度探测方法研究现状 |
| 1.4 气溶胶消光特性反演方法研究现状 |
| 1.5 气溶胶微物理特性探测技术研究现状 |
| 1.6 本文研究内容及章节安排 |
| 第二章 激光雷达系统和数据预处理 |
| 2.1 激光雷达系统 |
| 2.1.1 Mie散射激光雷达 |
| 2.1.2 Raman散射激光雷达 |
| 2.1.3 高光谱分辨率激光雷达 |
| 2.1.4 多波长激光雷达 |
| 2.2 .激光雷达数据预处理 |
| 2.2.1 探测器延时校正 |
| 2.2.2 背景噪声订正 |
| 2.2.3 后脉冲订正 |
| 2.2.4 距离平方校准 |
| 2.3 基于变分模态分解和鲸鱼优化算法的激光雷达信号去噪方法 |
| 2.3.1 变分模态分解算法 |
| 2.3.2 鲸鱼优化算法 |
| 2.3.3 基于变分模态分解和鲸鱼优化算法的去噪方法 |
| 2.3.4 实验结果与讨论 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于激光雷达数据的行星边界层高度反演 |
| 3.1 边界层高度反演资料 |
| 3.1.1 微脉冲激光雷达资料 |
| 3.1.2 无线电探空仪资料 |
| 3.2 行星边界层高度的常用反演方法 |
| 3.2.1 梯度法 |
| 3.2.2 曲线拟合方法 |
| 3.2.3 小波协方差变换法 |
| 3.3 改进的行星边界层高度自适应确定方法 |
| 3.4 实验结果与讨论 |
| 3.4.1 合成信号实验 |
| 3.4.2 实测数据实验 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 基于激光雷达数据的气溶胶消光特性反演 |
| 4.1 常见激光雷达系统的气溶胶消光系数反演方法 |
| 4.1.1 基于Mie散射激光雷达反演消光系数 |
| 4.1.2 基于Raman散射激光雷达反演消光系数 |
| 4.1.3 基于高光谱分辨率激光雷达反演消光系数 |
| 4.2 深度信念网络 |
| 4.3 基于深度信念网络的气溶胶消光系数反演方法 |
| 4.4 实验结果与讨论 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 基于多波长激光雷达数据的气溶胶微物理特性反演 |
| 5.1 气溶胶微物理特性 |
| 5.1.1 气溶胶的粒径 |
| 5.1.2 气溶胶的粒径谱分布 |
| 5.1.3 粒子尺度描述参数 |
| 5.1.4 复折射指数 |
| 5.2 Mie散射理论 |
| 5.3 不适定问题概述 |
| 5.4 基于GCV正则化反演气溶胶粒子谱分布 |
| 5.5 基于气溶胶微物理参数正演气溶胶光学特性 |
| 5.5.1 粒子谱分布的选择 |
| 5.5.2 气溶胶复折射指数的选择 |
| 5.5.3 气溶胶光学特性和激光雷达信号的模拟 |
| 5.6 基于气溶胶光学参数反演气溶胶微物理特性 |
| 5.7 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 研究内容与总结 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 在研期间的工作成果 |
（6）激光主动照明成像质量提升研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 激光主动成像系统关键技术研究 |
| 1.2.1 波长选择 |
| 1.2.2 距离选通技术 |
| 1.3 国内外研究进展 |
| 1.3.1 主动照明技术国内外研究现状 |
| 1.3.2 湍流抑制技术研究 |
| 1.4 本文研究的主要内容 |
| 第2章 随机介质中的光场传输理论 |
| 2.1 大气的光学性质 |
| 2.1.1 随高度变化的大气结构 |
| 2.1.2 大气的吸收与散射 |
| 2.1.3 大气湍流 |
| 2.2 真空中的主动照明光传输理论 |
| 2.3 大气湍流中的光传输理论 |
| 2.3.1 折射率功率谱模型 |
| 2.3.2 大气湍流中的波传输分析方法 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 激光主动成像光场闪烁抑制研究 |
| 3.1 多光束照明湍流效应抑制原理 |
| 3.2 多波长照明湍流抑制原理 |
| 3.2.1 多波长照明光场描述 |
| 3.2.2 弱湍流起伏下的闪烁指数 |
| 3.3 多光束多波长湍流抑制原理 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 激光主动成像湍流抑制的仿真分析 |
| 4.1 单光束激光主动照明成像仿真 |
| 4.1.1 单光束真空传输主动照明仿真 |
| 4.1.2 单光束激光大气主动照明仿真 |
| 4.2 多光束单波长湍流效应抑制仿真研究 |
| 4.3 多波长单光束湍流效应抑制仿真研究 |
| 4.4 多光束多波长湍流效应抑制仿真研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 激光主动成像实验研究 |
| 5.1 室内激光主动成像湍流抑制实验 |
| 5.1.1 大气湍流模拟系统 |
| 5.1.2 单光束单波长照明实验 |
| 5.1.3 多光束单波长湍流抑制实验 |
| 5.1.4 单光束多波长湍流抑制实验 |
| 5.1.5 多光束多波长湍流抑制实验 |
| 5.2 主动照明外场试验 |
| 5.2.1 试验系统搭建 |
| 5.2.2 试验内容及分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 基于空间调制技术的波前探测与图像复原研究 |
| 6.1 空间调制相位差法基本原理 |
| 6.1.1 光瞳大小调制相位差法 |
| 6.1.2 快门空间调制相位差法 |
| 6.2 噪声模型 |
| 6.2.1 泊松噪声 |
| 6.2.2 高斯噪声 |
| 6.3 光束质量评价 |
| 6.4 改进的空间调制相位差法 |
| 6.4.1 改进的光瞳大小调制技术研究 |
| 6.4.2 改进的快门空间调制技术 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 总结和展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（7）临近空间大气星光掩星技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 大气星光掩星探测技术的国内外研究现状 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 国外研究现状 |
| 1.1.3 国内研究现状 |
| 1.2 本文的研究目的和主要研究内容 |
| 1.3 本章小结 |
| 第二章 星光在地球大气中的传输特性 |
| 2.1 地球大气的吸收 |
| 2.1.1 紫外大气分子吸收 |
| 2.1.2 可见和近红外大气分子吸收 |
| 2.1.3 消光截面 |
| 2.2 地球大气瑞利散射 |
| 2.3 光线在大气中的折射 |
| 2.4 谱线形成 |
| 2.4.1 波尔模型 |
| 2.4.2 振动跃迁和转动跃迁 |
| 2.4.3 大气吸收光谱 |
| 2.5 比尔-布格-朗伯(Beer-Bouguer-Lambert)定律 |
| 2.6 星光在大气中的辐射传输方程 |
| 2.7 本章小结 |
| 第三章 恒星光源以及坐标系 |
| 3.1 恒星光源 |
| 3.1.1 恒星视星等、亮度等基本特性 |
| 3.1.2 恒星光谱 |
| 3.2 坐标系计算 |
| 3.2.1 天球坐标系 |
| 3.2.2 地固坐标系 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 星光掩星探测技术 |
| 4.1 探测技术原理 |
| 4.2 数据处理流程 |
| 4.3 本章小结 |
| 第五章 星光掩星技术目标星源特性分析 |
| 5.1 大气吸收光谱的仿真 |
| 5.1.1 MODTRAD模式 |
| 5.1.2 仿真过程及结果 |
| 5.2 观测信号信噪比和探测精度 |
| 5.2.1 观测信号信噪比计算 |
| 5.2.2 探测精度估计 |
| 5.3 不同恒星视星等对探测结果的影响 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 星光掩星事件和轨道仿真技术 |
| 6.1 星光掩星轨道仿真 |
| 6.1.1 星光掩星轨道仿真基本流程 |
| 6.1.2 星光掩星轨道仿真算法 |
| 6.1.3 星光掩星轨道仿真的结果和讨论 |
| 6.2 星光掩星观测数据仿真 |
| 6.2.1 星光掩星观测数据仿真基本流程 |
| 6.2.2 星光掩星观测数据仿真算法 |
| 6.2.3 星光掩星观测数据仿真结果和讨论 |
| 6.2.4 星光掩星紫外观测数据仿真 |
| 6.3 本章小结 |
| 第七章 剥洋葱法星光掩星数据反演技术 |
| 7.1 星光掩星反演原理 |
| 7.2 星光掩星反演算法 |
| 7.3 星光掩星仿真数据反演 |
| 7.4 星光掩星实测数据反演 |
| 7.4.1 GOLD数据反演 |
| 7.4.2 GOMOS数据反演 |
| 7.5 本章小结 |
| 第八章 星光掩星技术误差特性分析 |
| 8.1 星光掩星技术误差来源 |
| 8.1.1 光子数误差 |
| 8.1.2 卫星轨道误差 |
| 8.2 本章小结 |
| 第九章 总结和展望 |
| 9.1 本文的主要研究工作 |
| 9.2 未来研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（8）基于多源数据的大气细颗粒物污染区域传输研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 大气细颗粒物浓度遥感估算研究现状 |
| 1.2.2 大气细颗粒物区域传输研究现状 |
| 1.3 研究内容与技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 1.4 文章架构与章节安排 |
| 1.4.1 文章架构 |
| 1.4.2 章节安排 |
| 第2章 基础数据及相关理论 |
| 2.1 前言 |
| 2.2 卫星遥感数据介绍 |
| 2.3 地面监测数据介绍 |
| 2.3.1 空气质量地面监测数据 |
| 2.3.2 气溶胶信息地面监测数据 |
| 2.4 再分析资料介绍 |
| 2.5 后向轨迹数据及相关理论 |
| 2.5.1 聚类分析方法 |
| 2.5.2 潜在源贡献因子方法 |
| 2.6 大气质量走航立体监测理论 |
| 2.6.1 大气立体监测走航车概述 |
| 2.6.2 车载气象仪监测原理 |
| 2.6.3 车载微波辐射计监测原理 |
| 2.6.4 车载激光雷达监测原理 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 基于卫星遥感的大气细颗粒物污染监测方法 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 基于N维代价函数的气溶胶光学厚度反演 |
| 3.2.1 N维代价函数气溶胶光学厚度反演算法原理 |
| 3.2.2 气溶胶光学厚度反演结果示例分析 |
| 3.2.3 气溶胶光学厚度反演结果精度验证 |
| 3.3 基于地理加权回归算法的近地面细颗粒物浓度估算 |
| 3.3.1 地理加权回归算法原理 |
| 3.3.2 地理加权回归算法输入数据预处理 |
| 3.3.3 近地面细颗粒物浓度估算结果示例分析 |
| 3.3.4 近地面细颗粒物浓度估算结果精度验证 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 基于多源数据的大气细颗粒物污染区域传输研究方法 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 区域传输事件识别与传输通道重构 |
| 4.2.1 大气污染区域传输事件识别 |
| 4.2.2 大气污染传输通道重构 |
| 4.3 区域传输污染物水平传输特性分析 |
| 4.3.1 污染物水平传输速度分析 |
| 4.3.2 大气立体监测污染物水平传输分析 |
| 4.4 区域传输污染物垂直扩散特性分析 |
| 4.4.1 遥感监测污染物扩散时间对比 |
| 4.4.2 大气立体监测污染物垂直变化分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 基于大气细颗粒物污染区域传输研究方法的实例化探索 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 2019年9月华北平原大气污染事件探索 |
| 5.2.1 案例概述 |
| 5.2.2 污染传输通道重构 |
| 5.2.3 区域传输污染物水平传输特性分析 |
| 5.2.4 区域传输污染物垂直扩散特性分析 |
| 5.3 2020年9月华北平原大气污染事件探索 |
| 5.3.1 案例概述 |
| 5.3.2 区域传输多源数据探测过程 |
| 5.3.3 重点区域污染传输通道重构 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 本研究主要成果 |
| 6.2 本研究创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 附录 英文缩写词对照表 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（9）星载气溶胶激光雷达的模拟仿真和反演算法应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 大气气溶胶的直接测量 |
| 1.2.2 基于地基遥感的大气气溶胶观测 |
| 1.2.3 基于星载遥感的大气气溶胶的观测 |
| 1.2.4 基于主动式星载激光雷达的大气气溶胶的观测 |
| 1.3 本文设计思路和主要工作 |
| 1.3.1 本文设计思路 |
| 1.3.2 本文主要工作 |
| 1.4 本章小结 |
| 第2章 星载激光雷达缩比样机研制 |
| 2.1 大气探测激光雷达 |
| 2.1.1 激光与大气相互作用机制 |
| 2.1.2 大气探测激光雷达的作用机制 |
| 2.1.3 米散射激光雷达的组成和工作原理 |
| 2.2 星载激光雷达总体设计 |
| 2.3 缩比激光雷达样机模块设计 |
| 2.3.1 激光发射单元 |
| 2.3.2 光学接收单元 |
| 2.3.3 信号探测和采集单元 |
| 2.4 探测结果分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 星载激光雷达的信号模拟和噪声特性分析 |
| 3.1 基于实际消光系数的星载激光雷达回波信号模拟 |
| 3.1.1 大气消光模式 |
| 3.1.2 基于实际消光系数的信号模拟 |
| 3.1.3 星载激光雷达回波信号模拟 |
| 3.2 激光雷达的噪声特性分析 |
| 3.2.1 探测器噪声特性分析 |
| 3.2.2 激光雷达实际噪声特性分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 垂直消光廓线的精确反演和数据应用研究 |
| 4.1 米散射激光雷达经典反演算法 |
| 4.1.1 Collis斜率法 |
| 4.1.2 Klett方法 |
| 4.1.3 Femald方法 |
| 4.2 Fernald反演算法的不确定度分析 |
| 4.2.1 激光雷达比 |
| 4.2.2 后向散射比 |
| 4.2.3 信噪比 |
| 4.3 垂直消光廓线的精确反演 |
| 4.4 激光雷达信号的数据预处理 |
| 4.4.1 重叠因子几何校正 |
| 4.4.2 激光雷达信号的背景噪声 |
| 4.4.3 基于激光雷达信号特征的数据平滑 |
| 4.5 典型重污染过程的数据应用研究 |
| 4.5.1 站点与数据来源介绍 |
| 4.5.2 有云天气下的霾污染过程 |
| 4.5.3 有云天气下的沙尘污染过程 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 基于激光雷达数据的颗粒物浓度估算研究 |
| 5.1 特征数据描述与筛选 |
| 5.1.1 光学特征数据描述 |
| 5.1.2 其他特征数据 |
| 5.1.3 基于逐步判别法的特征筛选 |
| 5.2 神经网络介绍及优化参数设置 |
| 5.2.1 后向传播神经网络 |
| 5.2.2 基于遗传算法的后向传播神经网络 |
| 5.3 基于神经网络的颗粒物浓度辨识 |
| 5.3.1 基于线性回归的颗粒物浓度辨识 |
| 5.3.2 基于BP的颗粒物浓度辨识 |
| 5.3.3 基于GA-BP的颗粒物浓度辨识 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 主要工作内容 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（10）翠绿宝石全固态激光器研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪言 |
| §1.1 翠绿宝石激光器的研究背景及意义 |
| §1.1.1 激光医疗 |
| §1.1.2 激光雷达 |
| §1.1.3 多光子显微镜 |
| §1.2 国外翠绿宝石激光器的研究进展 |
| §1.2.1 连续激光器 |
| §1.2.2 调Q激光器 |
| §1.2.3 锁模激光器 |
| §1.2.4 再生放大器 |
| §1.2.5 紫外光源 |
| §1.3 国内翠绿宝石激光器的研究进展 |
| §1.4 全固态人眼安全激光器 |
| §1.5 本论文的主要研究内容 |
| 第二章 翠绿宝石晶体的特性及理论模型 |
| §2.1 翠绿宝石晶体的晶体结构和物理特性 |
| §2.1.1 晶体结构 |
| §2.1.2 物理特性 |
| §2.2 翠绿宝石晶体的能级跃迁和光谱特性 |
| §2.2.1 能级跃迁 |
| §2.2.2 光谱特性 |
| §2.3 翠绿宝石晶体的温度特性 |
| §2.3.1 荧光寿命 |
| §2.3.2 受激发射截面 |
| §2.3.3 基态吸收 |
| §2.3.4 激发态吸收 |
| §2.3.5 与其他晶体的对比 |
| §2.4 翠绿宝石晶体的激光理论模型 |
| §2.4.1 激光理论模型 |
| §2.4.2 热转换系数 |
| §2.5 本章小结 |
| 第三章 高亮度光纤耦合输出红光LD泵浦的翠绿宝石激光器 |
| §3.1 红光LD的发展现状 |
| §3.2 8W高亮度光纤耦合输出红光LD泵浦源 |
| §3.3 8W高亮度光纤耦合输出红光LD泵浦的短腔翠绿宝石激光器 |
| §3.4 8W高亮度光纤耦合输出红光LD泵浦的自调Q翠绿宝石激光器 |
| §3.5 8W高亮度光纤耦合输出红光LD泵浦的可调谐翠绿宝石激光器 |
| §3.5.1 双折射滤光片(BRF)的原理 |
| §3.5.2 8W高亮度光纤耦合输出红光LD泵浦的可调谐翠绿宝石激光器实验研究 |
| §3.6 8W高亮度光纤耦合输出红光LD泵浦的电光调Q翠绿宝石激光器 |
| §3.6.1 电光调Q及腔倒空调Q原理 |
| §3.6.2 实验装置图 |
| §3.6.3 基于三片组合式BRF的电光调Q翠绿宝石激光器 |
| §3.6.4 双波长电光调Q翠绿宝石激光器 |
| §3.7 本章小结 |
| 第四章 高功率光纤耦合输出红光LD泵浦的翠绿宝石激光器 |
| §4.1 40W高功率光纤耦合输出红光LD泵浦源 |
| §4.2 40W高功率光纤耦合输出红光LD单端泵浦的短腔CW翠绿宝石激光器 |
| §4.3 40W高功率光纤耦合输出红光LD双端泵浦的翠绿宝石激光器 |
| §4.4 40W高功率光纤耦合输出红光LD泵浦的电光调Q翠绿宝石激光器 |
| §4.4.1 基于三片组合式BRF的电光调Q翠绿宝石激光器 |
| §4.4.2 基于偏振片的电光调Q翠绿宝石激光器 |
| §4.4.3 基于偏振片的腔倒空调Q翠绿宝石激光器 |
| §4.5 40W高功率光纤耦合输出红光LD泵浦的SESAM被动调Q翠绿宝石激光器 |
| §4.5.1 SESAM工作原理 |
| §4.5.2 基于SESAM的瓦量级被动调Q翠绿宝石激光器 |
| §4.6 本章小结 |
| 第五章 高亮度黄光激光器泵浦的翠绿宝石激光器 |
| §5.1 基于掺Yb光纤激光器的拉曼倍频589nm激光器泵浦的翠绿宝石激光器 |
| §5.1.1 基于掺Yb光纤激光器的拉曼倍频589nm激光器泵浦源 |
| §5.1.2 基于掺Yb光纤激光器的拉曼倍频589nm激光器泵浦的短腔翠绿宝石激光器研究 |
| §5.1.3 基于掺Yb光纤激光器的拉曼倍频589nm激光器泵浦的可调谐翠绿宝石激光器研究 |
| §5.2 589nm全固态高亮度黄光激光器泵浦的电光调Q翠绿宝石激光器 |
| §5.3 本章小结 |
| 第六章 基于Nd:LuAG晶体的1442nm激光器 |
| §6.1 基于Nd:LuAG晶体的1442nm连续激光器 |
| §6.1.1 实验装置图 |
| §6.1.2 实验结果与讨论 |
| §6.2 基于Nd:LuAG晶体的1442nm被动调Q激光器 |
| §6.2.1 实验装置图 |
| §6.2.2 实验结果与讨论 |
| §6.3 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| §7.1 研究内容总结 |
| §7.2 论文创新点 |
| §7.3 工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间参加的项目及发表的论文 |
| 附: 外文论文两篇 |
| 学位论文评阅及答辩情况表 |
四、光子并合作用对激光雷达测量臭氧的影响分析（论文参考文献）
- [1]基于激光雷达的斜程能见度反演方法与实验研究[D]. 贾立松. 西安理工大学, 2021(01)
- [2]新型PIPN结构SI-GaAs脉冲压缩二极管特性研究[D]. 赵岚. 西安理工大学, 2021(01)
- [3]自由对流层气溶胶主被动遥感协同探测方法[D]. 张亦舒. 中国矿业大学, 2021
- [4]中红外差分吸收激光雷达测量污染气体的模拟仿真及实验研究[D]. 龚宇. 南京信息工程大学, 2021(01)
- [5]基于激光雷达数据的气溶胶特性反演方法研究[D]. 李红旭. 南京信息工程大学, 2021(01)
- [6]激光主动照明成像质量提升研究[D]. 杨欣欣. 中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所), 2021(08)
- [7]临近空间大气星光掩星技术研究[D]. 孙明晨. 中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心), 2021(01)
- [8]基于多源数据的大气细颗粒物污染区域传输研究[D]. 左欣. 中国科学院大学(中国科学院空天信息创新研究院), 2021(01)
- [9]星载气溶胶激光雷达的模拟仿真和反演算法应用研究[D]. 付松琳. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [10]翠绿宝石全固态激光器研究[D]. 关晨. 山东大学, 2021(11)