一、激光在探测大气污染中的应用（论文文献综述）
田晓敏[1]（2020）在《北京南郊气溶胶垂直分布特征与典型过程激光雷达探测分析》文中进行了进一步梳理气溶胶可以通过直接与间接效应影响地球与大气之间的辐射平衡,而且大气气溶胶主导了灰霾、沙尘等大气污染。激光雷达具有远距离探测、高时空分辨率和昼夜工作的能力,获得的气溶胶数据能够弥补立体观测数据的缺乏,提高关于气溶胶对气候影响的科学认识水平,其实时观测能力使其在污染监测领域得到了广泛的应用。因“重大自然灾害监测预警与防范”重点专项“超大城市垂直综合气象观测技术研究及试验”项目的需求,自主研制了 AWRL-Ⅱ型激光雷达,在北京南郊开展了一系列观测和研究工作。本文首先介绍了气溶胶研究的意义,概述了气溶胶的来源、种类、分布与其在大气中的作用等基本性质。阐述了激光与气溶胶的作用机制,介绍了大气探测激光雷达的技术分类与反演方法等。其次开展了激光雷达定标与数据验证研究。采用新颖的CCD侧向散射迭代法对激光雷达几何重叠因子进行了校正;对系统两个偏振探测通道的增益比进行了标定。通过四象限法与分子瑞利信号测试,保证了 AWRL-Ⅱ型激光雷达系统和数据的可靠性。通过与太阳光度计探测结果和EARLINET标准结果的比较,验证了激光雷达本身与反演算法的准确性,其中与太阳光度计结果的拟合优度高达0.93。针对激光雷达信号未穿透厚云或者厚气溶胶层时,紧邻其上的位置会出现退偏比值“虚大”这一现象,提出了一种距离校正信号的动态阈值法,有效的解决了这一难题。这种方法对于远距离处噪声引起的异常退偏比值的去除效果也很明显。然后对北京南郊地区的气溶胶污染典型过程进行了研究,结合气象观测数据、地面颗粒物探测数据、星载探测数据以及大气模型,对气溶胶的空间分布、生消过程以及污染来源与传输路径进行了分析,并研究了污染对空气质量的影响以及污染物的种类及光学性质的不同。结果显示在灰霾期间,边界层最低降到0.6km,污染物以PM2.5为主,主要成分为退偏比小于0.1的球形城市气溶胶,污染物主要来源于北京西南方向的工业城市。在沙尘污染中,首要污染物为PM10,主要成分是退偏比为0.2～0.3的非球形沙尘粒子。即使沙尘首要污染物浓度远超灰霾首要污染物浓度,沙尘对能见度造成的下降影响不及灰霾。在中雪后污染持续事件中,降雪开始后气溶胶浓度不降反升,可能是高湿的环境加速了二次污染物的生成。最后对2017～2019年的激光雷达数据进行反演,建立了 532nm波长气溶胶消光系数数据库,可为气候辐射模型与数值预报模型提供数据支持。将污染天气的气溶胶消光系数垂直廓线进行月与季节统计,发现气溶胶基本分布在2km以下,且重污染天近地面消光系数普遍大于1km-1,但是在垂直结构上并没有明显的季节或者月分布特征。
刘盼[2]（2020）在《全固态免调谐臭氧差分吸收激光雷达光源研究及应用》文中进行了进一步梳理臭氧是地球大气中的最重要的气体成分之一。大气臭氧通常被区分为平流层臭氧和对流层臭氧。平流层臭氧作为地球生命的保护伞,其中高浓度的臭氧吸收了太阳光中的绝大部分的紫外线,以防止地球动植物等受到伤害。相比较于平流层臭氧对地球生物的保护作用不同,对流层臭氧是有害于人类身体健康以及植物生长的温室气体和污染物之一,甚至能破坏生态系统和影响全球气候变化。全球许多国家出现区域性对流层臭氧污染事件,其中中国的对流层臭氧污染问题也十分严重。随着城市经济快速发展,中国的大城市及其城市群区域比如京津冀地区、长三角地区等大气污染愈加严重,臭氧污染频发;高浓度的臭氧不仅会随着大气运动进行远距离的传输,还会随着大气环流由边界层输送到上方的自由对流层。所以为了研究对流层臭氧浓度时空分布规律和发展演变分析、控制排放,需要对其进行长期和区域性监测。差分吸收激光雷达作为主动式大气探测系统,可以快速在线获取大气污染气体浓度的时空分布特征,适用于对对流层臭氧的探测需求。为了监测区域的对流层臭氧的时空分布特征,并且分析其发展变化规律,需要在许多地理位置进行观测实验。所以需要一个无人值守的可靠系统,可以灵活地进行地基或者移动观测。该系统中研究核心之一就是稳定可靠的激光源,在国内外目前开展的差分吸收激光雷达相关研究中,研究人员通常将气体拉曼、染料激光器、还有光参量振荡（optical parametric oscillation,OPO）技术应用于雷达激光源系统中,但是光光转换效率、长时间运行稳定性、实际操作便利性、可维护性等仍有不足。在本文研究中,本文将介绍一种基于全固态免调谐激光源的紧凑可移动的臭氧差分吸收激光雷达,用于对流层臭氧时空分布的观测。本文提出了基于全固态免调谐激光源的臭氧差分吸收激光雷达系统总体设计方案,首次将固体拉曼技术应用于臭氧差分吸收激光雷达的发射光源系统中。本文详细研究了作为臭氧差分吸收激光雷达的关键技术的固体受激拉曼技术,阐述了臭氧差分吸收激光雷达光源需求,常见的固体拉曼介质和固体拉曼激光器种类,对适合本研究的固体拉曼介质以及以此为基础的拉曼激光器结构进行选择。采用了 SrWO4晶体以及基于此拉曼晶体而搭建的外腔式拉曼激光器结构,利用激光器速率方程对外腔式拉曼激光器分别对一、二阶Stokes光的单波长输出进行数值优化,模拟了泵浦光与产生一、二、三阶Stokes光的脉冲图,发现了 Stokes光具有的脉宽压缩效应;通过模拟计算得到,不同的归一化脉冲宽度和不同的归一化拉曼增益都有对应的最大转换效率和其对应的最优反射率,发现高拉曼增益的拉曼晶体、高的泵浦功率以及尺寸较长的拉曼晶体有利于目标Stokes光的高效率输出,但是为了抑制级联拉曼效应产生高阶次的Stokes光,这些参数需要根据理论计算值选择合适的数值,配合输出镜对目标输出的Stokes光的频谱分布控制,从而获取高的光光转换效率。本文搭建了一套外腔式拉曼激光器装置进行实验论证,分析了其输出的Stokes光束的光谱、脉冲宽度、光斑轮廓、输出功率特性等。分别得到了 3.3mJ的560nm的一阶Stokes光、2.9mJ的590nm的二阶Stokes光输出,光光转换效率达到了将近70%;证实了模拟中的脉宽压缩现象;测试时间内其功率稳定度都为0.6%,满足工程化使用需求。结果表明,此固体拉曼技术适合应用于臭氧差分吸收激光雷达光源系统中。因其全固态、免调谐等特点,在大大提高了激光雷达的稳定性的同时,也实现了紧凑型、可移动的优势,可进行无人值守地连续观测,减少了维护工作复杂性,使其灵活应用于地基观测或者移动观测。本文将固体拉曼技术应用于臭氧差分吸收激光雷达系统发射光源中,开展了地基观测论证实验,得到了 75m的空间分辨率以及1min的时间分辨率,可探测0.2-3km的对流层臭氧浓度时空分布。与基于气体拉曼技术的臭氧雷达的比较结果表明该雷达在空间和时间分辨率以及信噪比方面都有明显改善,说明其在固定平台上获取对流层臭氧浓度的时空分布数据的有效性。在此基础上,进行了车载臭氧雷达的验证实验,于2019年4月29日在合肥进行了首次走航实验,仪器各单元工作状况良好,得到了可靠的大气臭氧分布剖面数据。并且针对夏季臭氧污染功高发城市进行了走航观测实验,快速获取区域臭氧浓度分布剖面,说明了基于固体拉曼技术的臭氧差分吸收激光雷达的走航观测的可行性和可靠性。此外,论文还阐述了该臭氧差分吸收激光雷达的机载验证实验,也表明其搭载快速平台观测的有效性和可靠性。表明了固体拉曼激光光源具有很好的可靠性,抗震性能高,系统稳定性高等一系列优势。
付丽丽[3]（2020）在《平顶光束经圆锥透镜在熔融石英中的成丝研究》文中研究表明飞秒激光成丝以及伴随的超连续辐射（supercontinuum,简称SC）具有广阔的应用前景。圆锥透镜的使用,可以将入射激光束转换为贝塞尔光束,并且可以形成独特的长焦深区域（远超瑞利距离）,其有利于实现等离子体细丝的延长和超连续辐射的增强;另一方面,在不损伤光学介质的前提下,在空间上具有均匀强度分布的平顶光束可以在光学介质中以比高斯激光束更高的入射能量传播,这有利于其在延长等离子体细丝方面以及在形成高能量和高转化效率的超连续辐射方面具有独特的优势。因此本文将结合平顶光束与圆锥透镜在激光成丝方面的独特优势,对等离子体细丝以及超连续辐射进行了优化控制研究。本文实验研究了平顶光束经圆锥透镜后在熔融石英中的成丝及超连续辐射。首先对不同能量的高斯光束和平顶光束分别经圆锥透镜在熔融石英中的成丝演化情况进行了研究,重点对比了高斯光束和平顶光束分别以相同的入射脉冲能量（672μJ）产生的等离子体细丝情况。结果表明,相对于高斯光束,平顶光束更有利于形成长且强度分布均匀的等离子体细丝。然后,我们对比研究了不同能量下的高斯光束和平顶光束经圆锥透镜后在熔融石英中的成丝后的超连续辐射。并重点对比研究了672μJ的高斯光束和672μJ、1.319 mJ的平顶光束产生的超连续辐射情况。结果表明,在不损伤介质的情况下,由于平顶光束可以允许更高的能量入射（超过1.319 mJ）,因此平顶光束可以产生具有更高能量的超连续辐射。通过光谱分析表明,在550-700 nm范围内,1.319 mJ的平顶光束的相对光谱强度远高于672μJ的高斯光束的相对光谱强度,其中高斯光束和平顶光束的转换效率分别为32.58%和39.59%。因此,平顶光束不仅具有产生长而均匀的等离子体细丝的优点,而且还可以产生高能量,高转换效率的超连续辐射。综上所述,本文结合平顶光束与圆锥透镜的优点,实现了飞秒激光在熔融石英中相对均匀分布的成丝传输以及高能量和高转换效率的超连续辐射,这对许多应用比如白光激光雷达和微纳加工等领域具有重要的指导性意义。
张逸扬[4]（2020）在《基于多源传感器的南京地区气溶胶光学特性分析》文中进行了进一步梳理近年来气溶胶的增多导致各种污染事件频发,能见度下降,严重危害了自然环境以及人体健康。南京市经济发达,有众多的工业区,因此研究南京地区的气溶胶与能见度的时空分布特征,具有非常重要的科学以及现实意义。本文首先基于星载传感器（MODIS、CALIOP）分析了南京地区2011～2018年的气溶胶特性,发现这8年间南京地区的AOD呈现下降趋势。南京地区的AOD整体上冬季最高,春秋较低。在春季时MODIS的观测结果大于CALIPSO,而秋季时CALIPSO的观测结果略大于MODIS。冬季以及六月份时粗粒子的含量最高,秋季粗粒子含量最低。冬季时吸收性气溶胶粒子最多,夏季非吸收性气溶胶粒子最多。夏季时大气中的规则颗粒物是最多的,其余三个季节不规则颗粒物占据主导。大气低层以大粒子为主,中高层细粒子逐渐增多,各个高度层粒子的大小状况受月份影响较小。之后基于星载与地基传感器分析了南京2018年6月的一次污染过程,分析发现四套传感器的数据匹配程度较好。污染过程中水汽含量与气溶胶光学厚度呈显着正相关,城市和工业区的气溶胶光学厚度远高于其它类似地区。夏季午后的对流会导致气溶胶抬升,气溶胶主要聚集在2km以下,高空以小粒子为主,整层大气以混合型气溶胶为主。在6月11日至18日的污染稳定期内,单一的近地面逆温层和偶尔出现的双逆温层阻止了污染物的扩散,且只存在东南方向稳定的海洋气团传输。6月28日至30日期间的空气质量恶化是由于双逆温层的突然出现,加上来自内陆气团的污染物的传输造成的。最后利用CALIPSO数据分析了南京能见度的时空分布,春季0～4km能见度分布呈现随高度波动递增的状态;0～3km内气溶胶分布不均匀,3km以上气溶胶分布均匀。夏季0～4km内能见度最小值出现在3km左右;0～1km、2～3km以及4～8km气溶胶分布不均匀,其余高度气溶胶分布均匀。秋季0～4km能见度的波动为四季最大;0～4km气溶胶分布不均匀,4km以上气溶胶分布均匀。冬季低层2～4km能见度波动比1～2km更大,能见度整体分布在20km以内,为四季最低;0～2.5km的气溶胶分布并不均匀,2.5km以上气溶胶分布均匀。注意到四季8km以上能见度均大于100km,此时8km以上已没有气溶胶存在。污染期间气溶胶的聚集高度远远高于非污染期间,低空能见度普遍分布在5～20km;非污染期间气溶胶聚集层以上,能见度可以迅速增大到100km以上。
王明常,于长海[5]（1976）在《激光在探测大气污染中的应用》文中指出激光检测大气污染是近几年来发展起来的新技术。和以往检测方法相比,它具有灵敏度高、分析速度快、可以取样和遥测、可以监测污染的分布和变化规律并能作出实时予报等优点。本文详细介绍激光用于检测大气污染的几种主要方法,包括喇曼散射、共振萤光和共振吸收等方法,以及它们的特点和适用范围。所叙述的这些方法,原则上也适用于化学中气体元素的微量分析,激光雷达和测距中对后向散射的测量和研究等领域。
陈亚峰[6]（2018）在《车载二氧化硫差分吸收激光雷达系统研制及实验研究》文中研究表明大气中的二氧化硫浓度是衡量大气污染的重要指标之一,对其进行高精度高时空分辨率的探测十分必要,激光雷达技术的发展为污染气体的探测提供了有效的手段。在中国科学院大气物理研究所吕达仁院士领导的APSOS（Atmospheric Profiling Synthetic Observation System,多波段多大气成分主被动综合探测系统）的支持下,研制了车载二氧化硫差分吸收激光雷达系统。利用该雷达系统获得了近地面（0.3-3.Okm）的二氧化硫的分布,探测结果与地面气象部门的测量仪器具有可比性,积分时间为30分钟,空间分辨率为15米时,探测精度可达±2ppb。本文可以分为三个部分,主要研究内容如下:（1）第一部分是文献综述部分,主要包括第1～2章。以博士课题为主线,阅读了大量国内外相关文献。首先概述了大气中二氧化硫的理化性质、危害以及来源分布,介绍了常见的检测二氧化硫气体浓度的方法,说明开展此课题的必要性。其次,介绍了激光大气探测的物理基础和常见的激光雷达类型、应用以及发展动态。以上工作为车载二氧化硫差分吸收激光雷达系统研制做了基础知识铺垫。（2）第二部分是介绍车载二氧化硫差分吸收激光雷达系统的详细研制工作,主要包括第3～7章,此部分也是本人在博士期间所做工作的主要部分。首先介绍该系统的理论基础,然后结合激光雷达相关知识,对该系统进行了整体设计。其次详细介绍了该车载激光雷达系统的各个分系统:利用两台高能量固体激光器来泵浦窄线宽的染料激光器,通过BBO倍频晶体来获得强吸收波长λon=300.05nm和弱吸收波长λoff=301.50nm。两束激光经过偏振合束棱镜的合束以及以及12倍扩束镜的扩束,与望远镜同轴准直发射到大气中。后向散射回波信号被350mm的近牛顿式望远镜接收,然后通过传导光纤进入后继光路,经过后继光路衰减、滤光后,最终用来反演二氧化硫分布廓线。最后又详细介绍了用于承载整个雷达系统的车载方舱,并对其振动模态和稳定性进行了分析。（3）第三部分为该激光雷达系统数据处理及分析结果,主要包括第8～9章。车载二氧化硫差分吸收激光雷达系统的研制工作结束后,进行了大量的外场试验,并得到大量有效数据,对实验结果和整个系统的稳定性进行了分析。第8章主要介绍了激光雷达系统抗干扰方案、原始数据的处理和反演方法、初步探测结果及误差分析。第9章首先给出了一些典型探测结果,例如白天探测结果、典型污染源的探测与锁定;基于前期探测数据还分析了系统的稳定性、积分时间和探测精度;随后给出了三波长双差分吸收激光雷达的初步探测结果以及西藏羊八井地区的探测数据。
刘佳[7]（2013）在《飞秒激光成丝相互作用及诊断方法》文中进行了进一步梳理超短激光脉冲在空气中传输时会出现自聚焦,多光子电离,频谱展宽和相位调制等物理现象。当Kerr自聚焦和电离产生的等离子的自散焦效应可以比拟时,在空气中形成一种自引导的等离子体通道,称之为“飞秒光丝”。飞秒光丝在大气遥感、污染物检测、THz及谐波产生、闪电诱导、激光致雨及脉冲压缩等方面具有巨大的应用潜力。因此,飞秒光丝的基本特性,包括其等离子体电子密度、峰值功率密度、芯径大小及长度、等离子体寿命、脉冲宽度等对于光丝的控制及应用及其重要。本论文围绕空气中飞秒光丝及光丝相互作用产生的等离子微通道带来的时空调制、折射率及相位变化进行了研究,主要包括以下内容：1.光丝相互作用产生的一维及多维折射率周期性调制的离子体微通道。实验上通过光丝中共轴传输的三次谐波衍射证明了折射率周期性调制的等离子体结构可以作为一种等离子光栅,探究了三次谐波的衍射角度随非共线光丝夹角的变化关系以及等离子光栅的时间演化特性。相较于传统的光学光栅,等离子光栅是一种具有超高损伤阈值、低成本、长寿命、周期可调谐及易于多维扩展的新型光子学器件。2.基于光丝相互作用导致的作用区域荧光辐射强度的急剧增强,提出了通过光丝相互作用高效产生高密度自由电子的方法,有效的避免了强聚焦中的光丝分裂及调制不稳定性。通过共轴全息成像方法研究了不同情况下的光丝传输、分裂及演化,精确测量光丝及等离子体微通道中的电子密度,证明了光丝相互作用产生的等离子微通道中的电子密度相比单根光丝的电子密度增大了10倍。3.研究了光丝荧光中分子、离子荧光谱线、等离子超连续谱、原子谱线的时间发射特征及等离子体电子密度随时间的演化关系,指出光丝荧光辐射和ns激光脉冲击穿光谱的时间发射差异。此外,通过对单根光丝和等离子微通道进行荧光标定,证明光丝相互作用区域突破了单根光丝中存在的强度钳制,给出了120TW的新钳制强度值。并初步探索了等离子体微通道在大气检测中的潜在应用。4.发展了一种基于分子排列取向的瞬时双折射效应的超短脉冲诊断方法MX-FROG。有效地解决了传统FROG进行脉冲测量存在的相位匹配问题,可用于任意波段、宽频谱及复杂脉冲的精确诊断。利用MX-FROG方法成功的实现了紫外超短脉冲、光丝激发的超连续谱脉冲以及-10fs的超短脉冲的测量和诊断。5.基于MX-FROG,通过比较具有相似特性的原子气体Ar和分子气体N2在脉冲测量过程中的不同来表明Kerr效应和分子排列取向的区别和联系：Kerr效应和分子排列取向均可以作为超快光学快门来进行脉冲的精确诊断,其区别在于分子取向的时域走离、复现性及强的折射率调制,可以用于极端条件下如微弱脉冲、复杂脉冲的诊断。
聂丹丹[8]（2020）在《单共振光学参量振荡器的经典和量子特性的理论和实验研究》文中认为近红外和中红外经典和量子光源在光谱分析、大气污染监测、生命科学以及量子保密通信和量子精密测量等领域具有重要的应用。为了能够满足近红外和中红外光源在这些领域的需求,本文开展了单共振光学参量振荡器（SRO）经典和量子特性的实验和理论研究。主要研究内容如下:1、研究了驻波腔和环形腔SRO获得信号光和闲置光的波长调谐特性以及输出特性。首先根据理论计算设计了基于PPLN晶体的驻波腔和环形腔SRO,通过PPLN晶体的极化周期和温度调谐,两种SRO均可获得调谐范围分别为1.4μm-1.7μm和3.9μm-2.6μm的信号光和闲置光输出。然后实验研究了SRO的输出特性。在晶体极化周期为29.4μm、温度为120℃时,驻波腔SRO的阈值功率为3 W,在泵浦功率为15.5 W时,信号光和闲置光的输出功率分别为5.1 W和2.1 W（波长分别为1.522μm和3.533μm）,光光转换效率为46.5%;信号光和闲置光在4小时内的功率波动分别优于±2.77%和±2.79%、信号光的频率漂移优于±45 MHz。环形腔SRO的阈值功率为9 W,在泵浦功率为25 W时,信号光和闲置光输出功率分别为6.9 W和3.1W（波长分别为1.523μm和3.528μm）,光光转换效率为40%;信号光和闲置光在4小时内的功率波动分别优于±1.75%和±1.55%、信号光的频率漂移优于±43 MHz。2、提出了一种利用SRO获得无跳模宽调谐红外激光的方法,该方法具有信号光和闲置光同时无跳模调谐、宽调谐带宽和快速温度调谐的优势。首先在理论分析的基础上,设计了同步反馈控制标准具的系统来抑制温度调谐过程中出现的跳模。并且通过利用Labview编程控制控温仪的方法实现了MgO:PPLN晶体温度的快速变化,晶体温度从20℃增加到70℃的速度为0.11℃/s,而且温度调谐过程中没有过冲和振荡现象。通过MgO:PPLN晶体的温度调谐获得了可以无跳模调谐2063.7 GHz的信号光和闲置光输出（波长调谐范围分别为1.552μm-1.568μm和3.331μm-3.383μm）,调谐速度为4.7 GHz/s。然后将无跳模调谐的近红外和中红外激光分别用于测量乙炔和甲烷气体的吸收谱线,并通过与标准吸收谱线相对比来实现输出激光波长的校准。最后在反馈控制标准具系统的作用下,研究了SRO输出信号光和闲置光的稳定性,信号光（输出功率为4.1 W,波长为1.558μm）和闲置光（输出功率为2.25 W,波长为3.355μm）在1小时内的功率波动分别优于±0.42%和±0.18%、信号光的频率漂移优于±10 MHz。3、理论和实验研究了SRO输出信号光和闲置光的强度噪声特性。研究发现,增加MgO:PPLN晶体的温度和内腔标准具上施加调制信号的调制频率时,信号光和闲置光的强度噪声在分析频率300 kHz处呈现降低的趋势,实验结果与理论计算基本吻合。SRO输出信号光和闲置光的强度噪声分别在分析频率大于5.5 MHz和4MHz的范围内达到散粒噪声基准、在分析频率300 kHz处存在着远大于散粒噪声基准的弛豫振荡噪声。通过控制MgO:PPLN晶体温度为60℃,反馈控制标准具的调制频率为8 kHz时,信号光和闲置光的强度噪声在分析频率300 kHz处分别降低了11 dB和8 dB。4、利用阈值以上的SRO获得了1.5μm和3.3μm激光之间的双色量子关联。首先通过理论计算得到1.5μm和3.3μm激光之间的强度差噪声功率谱,并且分析了其随泵浦参数及分析频率的变化。SRO的阈值功率为7.3 W,当泵浦功率为7.96W,信号光和闲置光输出功率分别为10 mW和2 mW时,实测1.5μm和3.3μm激光之间的量子关联为1.8 dB。通过理论计算和实验研究发现在分析频率从5 MHz到11 MHz以及低于5 MHz时,1.5μm和3.3μm激光之间的量子关联逐渐降低,而且增大泵浦功率时,1.5μm和3.3μm激光之间的量子关联也会逐渐降低,实验结果和理论预测基本吻合。本论文的创新性工作如下:1、提出了一种利用SRO获得无跳模宽调谐红外激光的方法,该方法具有信号光和闲置光同时无跳模调谐、宽调谐带宽和快速温度调谐的优势。通过反馈控制和锁定标准具以及Labview编程反馈控制控温仪,通过MgO:PPLN晶体的温度调谐获得了无跳模调谐2063.7 GHz的信号光和闲置光输出,调谐速度为4.7 GHz/s。2、研究了降低SRO输出信号光和闲置光强度噪声的因素。通过控制MgO:PPLN晶体的温度和标准具上施加调制信号的调制频率,信号光和闲置光的强度噪声在分析频率300 kHz处分别降低了11 dB和8 dB。3、首次利用阈值以上的SRO获得了1.5μm和3.3μm激光之间的双色量子关联,通过控制泵浦参数,在分析频率5 MHz处实测最大的1.5μm和3.3μm激光之间的量子关联为1.8 dB。
陈炳龙[9]（2015）在《基于转动拉曼散射和星载CALIOP数据的气溶胶高精度反演方法》文中研究说明大气气溶胶来源广泛,化学组分复杂,其理化特性也有很大的变化范围,气溶胶的光学特性是气溶胶辐射效应的重要因素,而且气溶胶粒子对环境、气候以及人体健康都有重要的影响。在众多的气溶胶的探测方法中,激光雷达以其光源的良好单色性、定向性和高功率,使得激光雷达在探测大气气溶胶方面有着较高的时空分辨率和探测精度,对大气气溶胶的反演研究具有重要的科学意义和应用价值。本文基于拉曼-米激光雷达系统,主要致力于大气气溶胶反演方法的改进,在对系统的仿真计算和误差溯源分析的基础上,首次考虑大气温度的影响,使用转动拉曼散射对米散射反演大气气溶胶进行了优化,提出Raman-Mie新算法,与不考虑大气温度影响的Raman-Mie方法相比,米散射反演大气气溶胶后向散射系数的精度优化了1.1×10-4km-1sr-1,相对反演精度优化了15.8%;同时结合星载CALIOP激光雷达数据对地基米散射激光雷达反演大气气溶胶进行优化,与地基Raman-Mie新算法相比,气溶胶后向散射系数反演精度优化了1.6×10-3 km-1sr-1,相对反演精度优化了8.6%,并提出一种星载-地基激光雷达数据标定地基激光雷达几何因子的新方法;最后使用系统测量的北京2012年和2013年气溶胶数据对以上优化方法进行验证,对北京气溶胶季节性分布特征分析的结果表明北京2012年秋夏两季卷云消光后向散射比月均值为23.85±3.05sr,大气温度对云层气溶胶反演的影响要高于非云层气溶胶16.5%,北京2013年冬夏季反演数据表明大气温度对气溶胶反演的影响,夏季要高出冬季20%左右。论文主要研究内容如下:（1）针对实验室已有的拉曼-米激光雷达系统对系统信噪比进行仿真计算,给出技术参数选取的依据;完成了对系统仪器常数及几何因子的标定;根据仿真计算结果对系统探测误差进行溯源分析并给出相应的解决方案;（2）分析拉曼-米激光雷达系统信号噪声的来源,对其进行分类;提出了5点滑动平滑与小波变换结合的方法对系统探测原始数据进行滤波和去噪,可有效保留突变数据的信息;（3）针对大气温度对气溶胶反演的影响,提出了Raman-Mie新算法,使用转动拉曼散射对米散射反演大气气溶胶进行优化,利用大气分子后向散射系数实际计算值替代标准大气消光模式参数,采用实际数据进行验证,在此基础上完成了拉曼-米激光雷达大气气溶胶反演软件;（4）结合星载CALIOP激光雷达Level1B数据对地基米散射激光雷达反演气溶胶进行优化,相对于地基Raman-Mie新算法,进一步提高了地基激光雷达气溶胶的反演精度,采用实际数据进行验证,同时提出一种结合星载-地基激光雷达数据反演地基激光雷达几何因子的新方法;（5）使用2012年和2013年北京气溶胶观测数据对以上优化方法进行了验证,并计算了北京地区冬夏季PM2.5-AOD（Aerosol Optical Depth）经验公式;从北京地区气溶胶的光学厚度、卷云的消光后向散射比以及大气温度对气溶胶的影响三个层面对北京地区气溶胶季节性分布特征进行了研究。
关鹏[10]（2018）在《偏振及双波长气溶胶Scheimpflug激光雷达（SLidar）技术研究》文中进行了进一步梳理当前环境问题日益突出,防治大气污染已成为当务之急。大气激光雷达作为一种主动的遥感技术,在实时监测环境方面具有很大的优势。虽然传统的脉冲激光雷达技术在环境监测方面比较成熟,然而,光源和检测器的复杂性、高成本、高维护要求限制了其进一步的应用。本文的研究目标是利用新型的大气激光雷达技术解决传统脉冲激光雷达技术的挑战,优化系统性能,提高系统的稳定性。此外,还开发了Scheimpflug激光雷达（SLidar）技术在检索气溶胶消光系数、去极化研究和NO2监测中的大气应用。本文首先介绍了大气气溶胶的产生和分类,以及大气气溶胶对人类健康、生态环境和气候变化的影响。然后讨论了激光在大气中的传输特性。研究了Scheimpflug的基本原理及其在大气激光雷达技术中的应用,同时介绍了消光系数的检索算法。本文从单波长散射激光雷达技术、米散射偏振激光雷达技术、双波长激光雷达技术和差分吸收激光雷达技术四个方面进行了研究。前三个方面是针对大气气溶胶粒子的研究,可以定性或定量地检测大气气溶胶粒子的分布、粒子形态和粒子大小信息。第四个方面是测量大气中NO2的距离分辨浓度。虽然NO2在环境中的浓度非常低,但浓度分布仍然可以通过基于SLidar技术的差分吸收激光雷达（DIAL）来测量。实验结果表明,在0.3 km-1 km范围内的相关系数约为0.94,验证了基于SLidar技术的差分吸收激光雷达技术在监测NO2浓度方面具有很大的潜力。该工作为SLidar技术提供了优化的系统参数,并为该技术在遥感应用如大气污染的时空分布、粒子的去极化和NO2浓度的检测铺平了道路。
二、激光在探测大气污染中的应用（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、激光在探测大气污染中的应用（论文提纲范文）
（1）北京南郊气溶胶垂直分布特征与典型过程激光雷达探测分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 论文研究意义 |
| 1.2 大气气溶胶基本性质 |
| 1.2.1 气溶胶的来源 |
| 1.2.2 气溶胶的种类 |
| 1.2.3 气溶胶的分布 |
| 1.2.4 气溶胶在大气过程中的作用 |
| 1.3 大气气溶胶研究进展 |
| 1.3.1 直接采样研究 |
| 1.3.2 遥感探测研究 |
| 1.4 文章结构与主要研究内容 |
| 第2章 大气探测激光雷达 |
| 2.1 大气探测激光雷达概述 |
| 2.2 大气探测激光雷达技术分类 |
| 2.2.1 米散射激光雷达 |
| 2.2.2 偏振激光雷达 |
| 2.2.3 拉曼激光雷达 |
| 2.2.4 高光谱分辨率激光雷达 |
| 2.2.5 多普勒激光雷达 |
| 2.2.6 差分吸收激光雷达 |
| 2.2.7 共振荧光激光雷达 |
| 2.2.8 瑞利散射激光雷达 |
| 2.3 激光雷达大尺度观测 |
| 2.3.1 地基激光雷达探测网 |
| 2.3.2 星载激光雷达 |
| 2.4 系统收发光轴的平行性 |
| 2.5 系统与反演算法的规范与标准 |
| 2.6 小结 |
| 第3章 仪器定标与数据验证 |
| 3.1 激光雷达系统与数据质量保证 |
| 3.1.1 AWRL-Ⅱ激光雷达系统 |
| 3.1.2 光学子系统四象限测试 |
| 3.1.3 瑞利分子信号判定 |
| 3.1.4 几何重叠因子校正 |
| 3.1.5 偏振通道增益比的标定 |
| 3.2 激光雷达数据预处理 |
| 3.2.1 背景噪声去除 |
| 3.2.2 数据平滑 |
| 3.2.3 大气分子模式 |
| 3.3 激光雷达数据的反演 |
| 3.3.1 气溶胶光学性质反演 |
| 3.3.2 反演结果误差 |
| 3.3.3 地基AERONET太阳光度计验证 |
| 3.3.4 退偏比的动态阈值限定法 |
| 3.3.5 水汽混合比的反演 |
| 3.4 其他辅助数据与模型 |
| 3.4.1 颗粒物与气态污染物 |
| 3.4.2 地面和探空气象数据 |
| 3.4.3 VIIRS卫星观测数据 |
| 3.4.4 HYSPLIT轨迹分析模型 |
| 3.4.5 BSC-DREAM8b沙尘模型 |
| 3.5 小结 |
| 第4章 北京南郊气溶胶典型污染过程分析 |
| 4.1 灰霾污染 |
| 4.1.1 灰霾概述 |
| 4.1.2 光学性质与时空分布 |
| 4.1.3 对空气质量的影响 |
| 4.1.4 气象条件 |
| 4.1.5 污染来源与输运路径 |
| 4.1.6 结果总结 |
| 4.2 沙尘过程 |
| 4.2.1 沙尘天气概述 |
| 4.2.2 光学性质与空间分布 |
| 4.2.3 空气质量与气象条件 |
| 4.2.4 沙尘传输路径 |
| 4.2.5 结果与讨论 |
| 4.3 灰霾与沙尘交替污染个例研究 |
| 4.3.1 霾—沙光学性质与空间分布 |
| 4.3.2 模型结果验证 |
| 4.3.3 空气质量 |
| 4.3.4 气象条件 |
| 4.3.5 污染传输路径 |
| 4.3.6 结果与讨论 |
| 4.4 雪后污染持续 |
| 4.4.1 激光雷达观测结果 |
| 4.4.2 空气质量 |
| 4.4.3 气象条件 |
| 4.4.4 原因分析 |
| 4.4.5 结果总结 |
| 4.5 洁净天气对比 |
| 4.6 2019全国“两会”期间空气质量 |
| 4.7 小结 |
| 第5章 北京南郊气溶胶垂直廓线统计特征 |
| 5.1 激光雷达数据分布与数据库的建立 |
| 5.2 不同污染天数事件 |
| 5.3 污染月与季节统计分布 |
| 5.4 小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 主要工作内容总结 |
| 6.2 创新性成果 |
| 6.3 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 |
（2）全固态免调谐臭氧差分吸收激光雷达光源研究及应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景与意义 |
| 1.1.1 对流层臭氧的影响 |
| 1.1.2 对流层臭氧的分布 |
| 1.1.3 对流层臭氧污染现状 |
| 1.2 大气臭氧探测方法与技术 |
| 1.2.1 原位臭氧监测仪器 |
| 1.2.2 大气臭氧总量监测仪器 |
| 1.2.3 大气臭氧垂直廓线监测仪器 |
| 1.3 国内外差分吸收激光雷达研究 |
| 1.4 本文研究内容 |
| 1.5 本章小结 |
| 第2章 差分吸收激光雷达系统及光源技术 |
| 2.1 激光与大气介质的相互作用 |
| 2.2 差分吸收激光雷达系统结构及原理 |
| 2.3 差分吸收激光雷达光源技术 |
| 2.3.1 差分吸收激光雷达光源技术研究现状 |
| 2.3.2 臭氧差分吸收激光雷达光源发展趋势 |
| 2.3.3 臭氧差分吸收激光雷达光源技术路线 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 臭氧雷达的固体拉曼激光光源研究 |
| 3.1 臭氧雷达差分波长对的选择 |
| 3.1.1 波长对的选择依据 |
| 3.1.2 波长对的获取技术手段 |
| 3.2 拉曼晶体特性研究 |
| 3.2.1 拉曼晶体种类 |
| 3.2.2 基于拉曼晶体的臭氧雷达探测能力仿真 |
| 3.3 泵浦光源的选型 |
| 3.3.1 固体拉曼光源构型概述 |
| 3.3.2 拉曼泵浦光源方案 |
| 3.4 外腔式拉曼激光器模型与仿真 |
| 3.4.1 外腔式拉曼激光器构型 |
| 3.4.2 外腔式拉曼激光器速率方程 |
| 3.4.3 外腔式拉曼激光器数值优化 |
| 3.5 固体受激拉曼热效应分析 |
| 3.5.1 固体受激拉曼热效应机理 |
| 3.5.2 固体拉曼晶体热时间常数 |
| 3.5.3 固体拉曼晶体热分布 |
| 3.6 外腔式拉曼激光器谐振腔构型 |
| 3.7 外腔式拉曼激光器系统 |
| 3.7.1 外腔式拉曼激光器实验装置 |
| 3.7.2 Stokes光的光谱特性 |
| 3.7.3 Stokes光的脉冲宽度特性 |
| 3.7.4 Stokes光的光束质量特性 |
| 3.7.5 Stokes光的输出功率特性 |
| 3.7.6 Stokes光的能量稳定性 |
| 3.7.7 外腔式拉曼激光器性能验证 |
| 3.8 固体拉曼激光光源系统 |
| 3.8.1 固体拉曼激光光源系统装置 |
| 3.8.2 固体拉曼激光光源系统性能验证 |
| 3.9 本章小结 |
| 第4章 固体拉曼激光光源系统验证实验 |
| 4.1 基于固体拉曼激光光源的臭氧雷达系统结构 |
| 4.1.1 雷达发射光源系统 |
| 4.1.2 雷达接收系统 |
| 4.1.3 GPS定位系统 |
| 4.1.4 软件控制系统 |
| 4.2 固体拉曼激光光源地基验证实验 |
| 4.2.1 地基臭氧雷达概述 |
| 4.2.2 地基臭氧雷达实验 |
| 4.3 固体拉曼激光光源车载验证实验 |
| 4.3.1 车载臭氧雷达概述 |
| 4.3.2 车载臭氧雷达实验 |
| 4.4 臭氧差分吸收激光雷达机载观测实验 |
| 4.4.1 机载臭氧雷达概述 |
| 4.4.2 机载臭氧雷达实验 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 总结和展望 |
| 5.1 本文的主要工作 |
| 5.2 本文的创新点 |
| 5.3 论文存在的不足及展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其它研究成果 |
（3）平顶光束经圆锥透镜在熔融石英中的成丝研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 飞秒成丝简介及发展现状 |
| 1.3 平顶光束的研究发展概况 |
| 1.4 圆锥透镜在激光成丝中的应用研究概况 |
| 1.5 飞秒成丝及超连续辐射的相关应用 |
| 1.5.1 激光引雷 |
| 1.5.2 微纳加工 |
| 1.5.3 空气质量检测 |
| 1.5.4 激光雷达 |
| 1.6 研究目的与意义 |
| 1.7 主要研究内容及结构安排 |
| 第2章 飞秒成丝的相关理论分析 |
| 2.1 飞秒成丝的物理机制 |
| 2.1.1 光克尔效应 |
| 2.1.2 等离子体散焦效应 |
| 2.2 超连续辐射的产生机制 |
| 2.3 激光经圆锥透镜聚焦后的特性分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 飞秒激光经圆锥透镜后在熔融石英中的成丝研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验装置与方法 |
| 3.3 获得空间能量分布均匀的平顶光束 |
| 3.4 高斯光束经圆锥透镜后在熔融石英中的成丝研究 |
| 3.4.1 脉冲能量对激光成丝的影响研究 |
| 3.4.2 圆锥透镜顶角对激光成丝的影响研究 |
| 3.5 平顶光束经圆锥透镜后在熔融石英中的成丝研究 |
| 3.5.1 脉冲能量对激光成丝的影响研究 |
| 3.5.2 高斯和平顶光束对激光成丝的影响研究 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 飞秒激光经圆锥透镜后在熔融石英中的超连续辐射研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验装置与方法 |
| 4.3 高斯和平顶光束经圆锥透镜后的超连续辐射研究 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 本文总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
| 致谢 |
（4）基于多源传感器的南京地区气溶胶光学特性分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 气溶胶特性的测量方法研究 |
| 1.2.2 气溶胶遥感数据的应用研究 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 第二章 数据资料与研究方法 |
| 2.1 研究区域概况 |
| 2.2 星载遥感数据与方法 |
| 2.2.1 MODIS卫星及其产品 |
| 2.2.2 CALIPSO卫星及其产品与反演方法 |
| 2.3 地基遥感数据与方法 |
| 2.3.1 太阳光度计 |
| 2.3.2 地基米散射激光雷达 |
| 2.4 探空数据简介 |
| 第三章 基于卫星数据的南京地区2011-2018年气溶胶特性分析 |
| 3.1 MODIS与 CALIPSO气溶胶光学厚度分析 |
| 3.2 埃系数(AE)与气溶胶指数(AI)分析 |
| 3.3 气溶胶垂直特征分析 |
| 3.3.1 退偏比分析 |
| 3.3.2 色比分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于多源数据的一次南京夏季污染过程分析 |
| 4.1 污染过程概述 |
| 4.2 6月29日个例分析 |
| 4.3 探空数据与HYSPLIT后向轨迹模式分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 南京地区能见度时空分布分析 |
| 5.1 能见度介绍 |
| 5.1.1 能见度定义 |
| 5.1.2 反演方法 |
| 5.2 四季能见度垂直分布 |
| 5.3 污染与非污染期间能见度垂直分布分析 |
| 5.4 本章小节 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本文结论 |
| 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 |
（6）车载二氧化硫差分吸收激光雷达系统研制及实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 引言 |
| 第1章 大气中二氧化硫概述 |
| 1.1 二氧化硫的性质及危害 |
| 1.1.1 二氧化硫的理化性质 |
| 1.1.2 二氧化硫的危害 |
| 1.2 二氧化硫的来源及分布特征 |
| 1.2.1 二氧化硫的来源 |
| 1.2.2 污染分布以及变化特征 |
| 1.3 常见的大气二氧化硫的监测方法 |
| 1.3.1 人工采样化学测定法 |
| 1.3.2 电化学法 |
| 1.3.3 卫星监测 |
| 1.3.4 大气二氧化硫的表示方法及转换关系 |
| 第2章 激光雷达大气探测原理及发展 |
| 2.1 激光大气探测基础 |
| 2.1.1 瑞利(Rayleigh)散射 |
| 2.1.2 米(Mie)散射 |
| 2.1.3 Raman散射 |
| 2.1.4 荧光与吸收 |
| 2.1.5 多普勒频移效应 |
| 2.2 常见的激光雷达及应用 |
| 2.2.1 米散射激光雷达 |
| 2.2.2 瑞利(Rayleigh)激光雷达 |
| 2.2.3 拉曼( Raman)激光雷达 |
| 2.2.4 共振(Resonance)散射激光雷达 |
| 2.2.5 荧光(Fluorescence)激光雷达 |
| 2.2.6 高光谱分辨率激光雷达(HSRL) |
| 2.2.7 差分吸收激光雷达(DIAL) |
| 2.2.8 多普勒(Doppler)激光雷达 |
| 2.3 激光雷达的发展动态 |
| 第3章 二氧化硫差分吸收激光雷达原理及技术 |
| 3.1 差分吸收激光雷达探测原理及应用 |
| 3.1.1 差分吸收激光雷达原理 |
| 3.1.2 差分吸收激光雷达应用及其发展 |
| 3.2 二氧化硫分子的吸收光谱及吸收截面选择 |
| 3.4 二氧化硫差分吸收激光雷达的总体布局 |
| 第4章 二氧化硫激光雷达发射系统及接收系统 |
| 4.1 泵浦光源及发射光源 |
| 4.1.1 Nd:YAG激光器 |
| 4.1.2 染料激光器 |
| 4.2 倍频单元和晶体温控 |
| 4.2.1 BBO倍频晶体 |
| 4.2.2 晶体温控单元 |
| 4.3 双光束合束和扩束 |
| 4.4 接收望远镜的设计与准直技术 |
| 第5章 后继光学系统及信号探测系统 |
| 5.1 常见的滤光方案及选择 |
| 5.2 光电探测单元 |
| 5.3 后继光路的设计 |
| 5.4 数据采集存储及实时显示 |
| 第6章 控制系统及方位扫描系统 |
| 6.1 控制系统 |
| 6.1.1 双Nd:YAG激光器外同步触发源的研制 |
| 6.1.2 ON/OFF信号鉴别 |
| 6.2 三维扫描系统结构设计 |
| 6.2.1 俯仰和旋转结构设计 |
| 6.2.2 扫描装置支撑机构设计 |
| 6.3 三维扫描装置控制系统 |
| 第7章 车载方舱系统及稳定性分析 |
| 7.1 车载方舱概述 |
| 7.2 车载方舱的整体布局与设计 |
| 7.2.1 车载舱体主体设计 |
| 7.2.2 方舱内部布局 |
| 7.2.3 扫描头防护顶盖设计 |
| 7.3 有限元分析理论 |
| 7.4 车载方舱的模态分析 |
| 7.4.1 模态分析原理 |
| 7.4.2 有限元模型建立 |
| 7.4.3 有限元分析结果 |
| 第8章 车载差分吸收激光雷达初步探测结果分析 |
| 8.1 车载差分吸收激光雷达操作步骤 |
| 8.2 差分吸收激光雷达系统的抗干扰方案 |
| 8.3 原始信号的预处理 |
| 8.3.1 扣除背景 |
| 8.3.2 降噪处理 |
| 8.4 反演方法 |
| 8.5 初步探测结果分析 |
| 8.6 探测结果误差分析 |
| 第9章 车载激光雷达典型探测结果及系统分析 |
| 9.1 典型测量结果分析 |
| 9.1.1 白天测量结果 |
| 9.1.2 垂直探测结果 |
| 9.2 污染源探测个例分析 |
| 9.3 ON-OFF双光束几何通道因子差别分析 |
| 9.4 积分时间的确定以及探测精度分析 |
| 9.5 三波长双差分初步探测结果 |
| 9.6 羊八井地区测量结果 |
| 第10章 总结与展望 |
| 10.1 全文总结及创新点 |
| 10.3 下一步工作展望 |
| 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 |
（7）飞秒激光成丝相互作用及诊断方法（论文提纲范文）
| 论文摘要 |
| ABSTRACT |
| 目录 |
| 第一章 前言 |
| 1.1 光丝中自聚焦效应和等离子体的产生 |
| 1.1.1 自聚焦和光丝的产生 |
| 1.1.2 光致电离 |
| 1.2 光丝中存在的若干非线性效应 |
| 1.2.1 自相位调制、交叉相位调制和光谱展宽 |
| 1.2.2 飞秒光丝中的三倍频产生 |
| 1.2.3 多丝产生 |
| 1.2.4 特征荧光辐射 |
| 1.2.5 超短脉冲激光诱导分子取向和排列 |
| 1.3 飞秒光丝的应用 |
| 1.3.1 光丝脉冲压缩技术 |
| 1.3.2 远程遥感和污染物检测 |
| 1.3.3 光丝诱导水凝结及光丝降雪 |
| 1.4 选题的意义、论文的主要工作及创新点 |
| 1.4.1 选题的意义 |
| 1.4.2 论文的主要工作和创新点 |
| 第二章 飞秒光丝相互作用产生的等离子晶格 |
| 2.1 非线性飞秒光丝的相互作用 |
| 2.1.1 平面波叠加与干涉 |
| 2.1.2 非线性光丝相互作用导致的时空耦合 |
| 2.2 等离子体通道的产生 |
| 2.3 等离子通道的观测 |
| 2.4 等离子体光栅的产生 |
| 2.5 等离子光栅的时间衍化 |
| 2.6 二维等离子光栅 |
| 2.7 小结 |
| 第三章 飞秒光丝特性的诊断测量 |
| 3.1 截面成像法 |
| 3.2 干涉仪测量激光等离子体密度 |
| 3.3 共轴全息术 |
| 3.3.1 共轴全息的数学描述 |
| 3.3.2 共轴孪生像的消除 |
| 3.3.3 折射率变化 |
| 3.4 飞秒光丝在大气中的全息诊断研究 |
| 3.4.1 实验装置 |
| 3.4.2 实验结果与分析 |
| 3.4.3 飞秒光丝相互作用产生的等离子晶格 |
| 3.5 荧光测量法 |
| 3.5.1 时间分辨的光丝荧光光谱 |
| 3.5.2 光丝中激光光强的测量 |
| 3.5.3 超短强激光成丝诱导大气环境安全检测的初步探索 |
| 3.6 小结 |
| 第四章 基于分子排列取向的超短脉冲诊断方法 |
| 4.1 偏振快门PG-FROG |
| 4.2 交叉相关X-FROG |
| 4.3 基于分子排列取向的交叉相关MX-FROG |
| 4.4 FROG基本算法介绍 |
| 4.4.1 传统FROG算法 |
| 4.4.2 改进的FROG算法 |
| 4.4.3 广义投影法 |
| 4.4.4 基于矩阵运算的主元素广义投影法(PCGP) |
| 4.4.5 FROG算法收敛标准-误差计算 |
| 4.4.6 数值模拟与分析 |
| 4.5 小结 |
| 第五章 MX-FROG对紫外光脉冲、超连续白光的测量 |
| 5.1 MX-FROG对紫外光脉冲的测量 |
| 5.1.1 实验装置和参数介绍 |
| 5.1.2 实验结果分析与讨论 |
| 5.1.3 Kerr效应和分子取向对快门脉冲的贡献 |
| 5.2 MX-FROG对超连续白光的诊断 |
| 5.2.1 实验装置和参数介绍 |
| 5.2.2 超连续光谱测量过程中的若干重要因素 |
| 5.2.3 实验结果分析及讨论 |
| 5.3 小结 |
| 第六章 总结和展望 |
| 参考文献 |
| 博士期间发表论文及专利申请 |
| Ⅰ 学术论文 |
| Ⅱ 发明专利 |
| Ⅲ 荣誉和奖励 |
| 致谢 |
（8）单共振光学参量振荡器的经典和量子特性的理论和实验研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 近红外和中红外激光的应用和产生 |
| 1.1.1 近红外和中红外激光的应用 |
| 1.1.2 近红外和中红外激光的产生 |
| 1.2 利用SRO获得连续宽调谐红外激光的研究方法和研究现状 |
| 1.2.1 泵浦调谐 |
| 1.2.2 非线性晶体的极化周期和温度调谐 |
| 1.2.3 腔长调谐 |
| 1.3 量子关联的应用和研究现状 |
| 1.4 本论文的主要工作 |
| 第二章 利用驻波腔和环形腔SRO获得宽调谐的红外激光 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 单共振光学参量振荡器的设计 |
| 2.2.1 泵浦光源 |
| 2.2.2 非线性晶体 |
| 2.2.3 腔型的设计 |
| 2.3 实验装置 |
| 2.3.1 利用驻波腔SRO获得宽调谐红外激光的实验装置 |
| 2.3.2 利用环形腔SRO获得宽调谐红外激光的实验装置 |
| 2.4 实验结果与分析 |
| 2.4.1 信号光的模式 |
| 2.4.2 输出功率随泵浦功率的变化 |
| 2.4.3 波长调谐特性 |
| 2.4.4 调谐过程中信号光和闲置光功率的变化 |
| 2.4.5 信号光和闲置光的功率波动和频率漂移 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 利用SRO获得无跳模连续宽调谐的红外激光 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 理论分析 |
| 3.3 实验装置 |
| 3.3.1 利用SRO获得无跳模连续调谐红外激光的实验装置 |
| 3.3.2 直流偏置电压信号的产生 |
| 3.3.3 控温系统 |
| 3.3.4 信号光模式的监视 |
| 3.3.5 标准具角度的控制 |
| 3.4 实验结果与分析 |
| 3.4.1 晶体温度随时间的变化 |
| 3.4.2 信号光的模式及线宽 |
| 3.4.3 非线性晶体的温度调谐 |
| 3.4.4 乙炔和甲烷的吸收谱线 |
| 3.4.5 信号光和闲置光的功率波动和频率漂移 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 SRO输出信号光和闲置光强度噪声的理论和实验研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 理论分析 |
| 4.2.1 信号光和闲置光的强度噪声特性 |
| 4.2.2 标准具内信号光的光程变化 |
| 4.2.3 MgO:PPLN晶体温度变化对SRO光学腔长的影响 |
| 4.3 实验装置 |
| 4.4 实验结果与分析 |
| 4.4.1 泵浦激光的强度噪声 |
| 4.4.2 通过改变晶体温度实现了SRO输出激光强度噪声的降低 |
| 4.4.3 优化标准具的角度实现了SRO输出激光强度噪声的降低 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 利用SRO获得1.5μm和3.3μm之间的双色量子关联 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 理论分析 |
| 5.3 实验装置 |
| 5.4 测量方法 |
| 5.4.1 直接探测方法 |
| 5.4.2 探测器的性能 |
| 5.5 实验结果与分析 |
| 5.5.1 信号光和闲置光之间的量子关联 |
| 5.5.2 不同分析频率下信号光和闲置光之间的量子关联 |
| 5.5.3 不同泵浦参数下信号光和闲置光之间的量子关联 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 成果目录 |
| 致谢 |
| 个人简况 |
（9）基于转动拉曼散射和星载CALIOP数据的气溶胶高精度反演方法（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.1.1 大气气溶胶 |
| 1.1.2 激光雷达探测气溶胶原理 |
| 1.1.3 研究意义 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 气溶胶被动探测方法的国内外研究现状 |
| 1.2.2 地基激光雷达探测气溶胶的国内外研究现状 |
| 1.2.3 星载激光雷达探测气溶胶的国内外研究现状 |
| 1.2.4 激光雷达反演气溶胶方法的国内外研究进展 |
| 1.3 研究方案与论文组织结构 |
| 1.3.1 研究方案 |
| 1.3.2 论文组织结构 |
| 第2章 拉曼-米激光雷达系统 |
| 2.1 拉曼-米激光雷达系统结构 |
| 2.1.1 基本结构 |
| 2.1.2 技术参数 |
| 2.1.3 拉曼-米激光雷达系统的标定 |
| 2.2 拉曼-米激光雷达系统仿真计算 |
| 2.2.1 大气透过率的仿真计算 |
| 2.2.2 转动拉曼散射的仿真计算 |
| 2.2.3 系统信噪比的仿真计算与讨论 |
| 2.3 拉曼-米激光雷达系统误差溯源 |
| 2.3.1 系统自身误差 |
| 2.3.2 算法误差 |
| 第3章 转动拉曼散射对气溶胶米散射高精度反演的优化 |
| 3.1 噪声信号的处理 |
| 3.1.1 噪声信号的来源与抑制方法 |
| 3.1.2 自然背景光辐射噪声的扣除 |
| 3.1.3 数据滤波和平滑算法 |
| 3.2 米散射激光雷达反演大气气溶胶 |
| 3.2.1 Klett方法与Fernald方法 |
| 3.2.2 Raman-Mie方法 |
| 3.3 转动拉曼散射对气溶胶米散射高精度反演的优化 |
| 3.3.1 转动拉曼散射反演大气温度 |
| 3.3.2 Raman-Mie新算法 |
| 第4章 星载激光雷达对气溶胶米散射高精度反演的优化 |
| 4.1 星载激光雷达探测大气气溶胶和水汽仿真计算 |
| 4.1.1 星载激光雷达探测大气气溶胶定标技术研究 |
| 4.1.2 星载激光雷达探测大气气溶胶仿真计算 |
| 4.1.3 星载激光雷达探测大气水汽仿真计算 |
| 4.2 星载CALIOP数据对地基米激光雷达反演大气气溶胶的优化 |
| 4.2.1 星载CALIOP激光雷达数据介绍 |
| 4.2.2 星载CALIOP数据对地基米散射激光雷达反演气溶胶的优化 |
| 4.2.3 星载-地基激光雷达数据对地基激光雷达几何因子的标定 |
| 第5章 2012~2013年度北京地区气溶胶季节性特征研究 |
| 5.1 北京地区气溶胶特性 |
| 5.2 PM_(2.5)的激光雷达测量 |
| 5.3 北京地区气溶胶季节性分布特征 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表论文与研究成果清单 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（10）偏振及双波长气溶胶Scheimpflug激光雷达（SLidar）技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 1.1 课题背景与研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状及趋势 |
| 1.2.2 国内研究现状及趋势 |
| 1.3 论文主要研究内容和章节结构 |
| 1.4 本文创新点 |
| 2 大气气溶胶与激光雷达技术 |
| 2.1 大气气溶胶 |
| 2.1.1 大气气溶胶简介 |
| 2.1.2 大气气溶胶的健康效应 |
| 2.1.3 大气气溶胶的气候效应 |
| 2.2 激光雷达技术 |
| 2.2.1 激光雷达简介 |
| 2.2.2 激光雷达分类 |
| 2.3 激光在大气中的传输特性 |
| 2.3.1 大气吸收 |
| 2.3.2 瑞利散射 |
| 2.3.3 米散射 |
| 2.3.4 拉曼散射 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 基于Scheimpflug原理的单波长偏振激光雷达技术研究 |
| 3.1 基于Scheimpflug原理的激光雷达技术 |
| 3.1.1 Scheimpflug原理 |
| 3.1.2 基于Scheimpflug原理的激光雷达方程 |
| 3.2 偏振激光雷达原理 |
| 3.3 米散射SLidar系统结构 |
| 3.3.1 发射单元 |
| 3.3.2 接收单元 |
| 3.3.3 信号处理单元 |
| 3.4 大气消光系数的反演算法 |
| 3.4.1 Collis算法 |
| 3.4.2 Klett算法 |
| 3.4.3 Fernald算法 |
| 3.5 单波长气溶胶实验研究 |
| 3.6 米散射偏振SLidar技术研究 |
| 3.6.1 米散射偏振SLidar技术系统的结构图 |
| 3.6.2 米散射SLidar技术实验结果分析 |
| 3.7 其他波长(407nm)SLidar技术研究 |
| 3.8 本章小结 |
| 4 基于Scheimpflug原理的双波长激光雷达技术研究 |
| 4.1 双波长激光雷达基本原理 |
| 4.2 双波长SLidar技术系统结构 |
| 4.2.1 双波长SLidar系统的激光光源 |
| 4.2.2 双波长SLidar系统的信号处理部分 |
| 4.3 双波长SLidar系统实验结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 基于Scheimpflug原理的NO_2差分吸收激光雷达技术研究 |
| 5.1 差分吸收SLidar原理 |
| 5.2 差分吸收SLidar系统结构 |
| 5.3 实验方法与结果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
四、激光在探测大气污染中的应用（论文参考文献）
- [1]北京南郊气溶胶垂直分布特征与典型过程激光雷达探测分析[D]. 田晓敏. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [2]全固态免调谐臭氧差分吸收激光雷达光源研究及应用[D]. 刘盼. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [3]平顶光束经圆锥透镜在熔融石英中的成丝研究[D]. 付丽丽. 长春理工大学, 2020(01)
- [4]基于多源传感器的南京地区气溶胶光学特性分析[D]. 张逸扬. 南京信息工程大学, 2020(02)
- [5]激光在探测大气污染中的应用[J]. 王明常,于长海. 激光与光电子学进展, 1976(01)
- [6]车载二氧化硫差分吸收激光雷达系统研制及实验研究[D]. 陈亚峰. 中国科学技术大学, 2018(11)
- [7]飞秒激光成丝相互作用及诊断方法[D]. 刘佳. 华东师范大学, 2013(03)
- [8]单共振光学参量振荡器的经典和量子特性的理论和实验研究[D]. 聂丹丹. 山西大学, 2020(08)
- [9]基于转动拉曼散射和星载CALIOP数据的气溶胶高精度反演方法[D]. 陈炳龙. 北京理工大学, 2015(07)
- [10]偏振及双波长气溶胶Scheimpflug激光雷达（SLidar）技术研究[D]. 关鹏. 大连理工大学, 2018(02)