作者单位
摘要
1 中国海洋大学 信息科学与工程学部 海洋技术学院,山东 青岛 266100
2 青岛海洋科学与技术试点国家实验室 区域海洋动力学与数值模拟功能实验室,山东 青岛 266237
3 深圳市环境监测中心站,广东 深圳 518049
2019年9月至10月,利用相干多普勒激光雷达在深圳石岩地区(113.9°E,22.7°N)与深圳气象梯度塔进行了联合观测实验,基于激光雷达后向散射强度直接反演PM2.5、PM10颗粒物浓度。反演得到的不同高度颗粒物浓度与梯度塔上颗粒物同步混合监测仪实测结果进行统计回归分析。结果表明:本次实验中,PM2.5和PM10的反演结果与实测结果的相关性均达到0.8以上,其中PM2.5的反演结果更好。吸湿因子分析表明,120 m和220 m处2.5~10 μm的大颗粒物质亲水性更强,70 m处2.5 μm以下细粒子亲水性更强。颗粒物浓度反演与比对结果表明,多普勒激光雷达可以用来观测颗粒物浓度。
多普勒激光雷达 PM2.5浓度 PM10浓度 回归分析法 Doppler lidar PM2.5 concentration PM10 concentration Regression analysis method 
光子学报
2021, 50(12): 1201005
作者单位
摘要
1 中国海洋大学信息科学与工程学部海洋技术学院, 山东 青岛 266100
2 深圳市环境监测中心站, 广东 深圳 518049
3 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所, 中国科学院大气光学重点实验室, 安徽 合肥 230031
4 中国科学院大气物理研究所大气边界层物理和大气化学国家重点实验室, 北京 100029
5 青岛海洋科学与技术试点国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室, 山东 青岛 266237
激光雷达可以快速实现对大气风场的非侵入测量, 获得精确三维风矢量。为验证测风激光雷达观测湍流的可行性并获得湍流观测特征, 利用相干多普勒激光雷达在深圳杨梅坑进行湍流观测实验。依据 Reynolds 分解原理, 应用小波分解获取湍流脉动并分析大气的湍流运动特征。结果表明: 观测地日平均湍流强度呈现“单峰单谷”结构, 与实验期间气温的变化呈现较高相关性; 湍流动能引起垂直方向上的输送主要集中在日间 12:00 后, 与湍流耗散率的相关系数达 0.77; 湍流功率谱密度在惯性副区内基本符合 Kolmogorov“-5/3” 定律。研究结果验证了测风激光雷达可以较为精确地估算湍流参数。
多普勒测风激光雷达 大气湍流 小波分解 湍流动能 Doppler wind lidar atmospheric turbulence wavelet decomposition turbulent kinetic energy 
大气与环境光学学报
2021, 16(5): 383
作者单位
摘要
1 中国海洋大学信息科学与工程学院, 山东 青岛 266100
2 青岛海洋科学与技术试点国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室, 山东 青岛 266237
3 深圳市环境监测中心站, 广东 深圳 518049
4 中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院大气光学重点实验室, 安徽 合肥 230031

2019年10月,使用相干多普勒测风激光雷达在深圳杨梅坑地区进行风廓线等观测。结合标准大气模型、温度日变化模型和地面气象站数据,估算了晴朗天气下边界层内大气折射率结构常数 Cn2和湍流动能耗散率ε。根据时间-高度垂直剖面,分析了时空变化特征,研究了各参数变化对 Cn2的具体影响。折射率结构常数 Cn2与垂直速度方差 σa2有较强的相关性,相关系数一般在0.7以上。在白天湍流充分混合发展的情况下,湍流动能耗散率εCn2相关系数一般达到0.5以上, Cn2σa2ε的相关性体现了湍流在水平和垂直两个方向变化的一致性。这表明在缺乏温度压强数据情况下,基于温度压强模型估算 Cn2是可行的。基于误差分析,温度梯度对 Cn2的贡献率达28.84%、温度对 Cn2的贡献率达30.12%,这要求在计算过程中尽量获取准确的温度廓线。结果对研究深圳地区地-气系统能量、物质交换和天气变化等具有借鉴意义。

大气光学 大气湍流 激光雷达 折射率结构常数 湍流动能耗散率 
中国激光
2021, 48(11): 1110001
作者单位
摘要
1 中国海洋大学信息科学与工程学院海洋技术系, 山东 青岛 266100
2 青岛海洋科学与技术试点国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室, 山东 青岛 266237
3 深圳市环境监测中心站, 广东 深圳 518049
4 深圳市国家气候观象台, 广东 深圳 518040
5 青岛镭测创芯科技有限公司, 山东 青岛 266101
相干多普勒激光雷达作为观测风场信息的有效探测工具,广泛应用于不同场景的风场以及大气观测。2019年8月,研究人员利用相干多普勒激光雷达在深圳市石岩综合气象观测基地连续开展了13 d的风廓线观测实验。分析了多普勒波束扫描模式下五波束法、三波束法和二波束法反演结果的异同及这些方法对测风精度和数据获取率的影响。数据比对结果表明,三波束法和二波束法的反演结果与五波束法所得结果有较好的一致性。针对激光雷达实际观测中系统或大气状态如云雾、降水等导致个别波束信噪比较低的问题,需灵活选取波束以反演风场、增加数据获取率,得到的探测高度平均提高量为100~400 m。
大气光学 激光雷达 多普勒波束扫描模式 精度 获取率 
光学学报
2021, 41(10): 1001001
叶森 1龙云 2王如泉 2曹强 1,*[ ... ]杜渐 3
作者单位
摘要
1 北京理工大学 机械与车辆学院, 北京 100081
2 中国科学院 物理研究所, 北京 100190
3 北京仿真中心 航天系统仿真国家重点实验室, 北京 100854
为了降低超稳光学腔的振动敏感度, 在综合考虑振动所导致的腔镜位移及转动后, 定义了一个新的表征腔体振动敏感度的参量。采用有限元数值分析方法, 用所定义的单一参量优化了一个典型的立式超稳光学腔。优化过程考虑了腔体端面直径、支撑孔位置和深度等关键几何参量。结果表明, 优化后的腔体结构和支撑方式可以明显降低超稳腔对振动的敏感度, 腔体稳定性比优化前提高1.5倍。该优化方法操作性强, 能够有效提升超稳腔仿真和设计的效率。
激光光学 超稳光学腔 有限元分析 超精密测量 laser optics ultra-stable optical cavity finite element analysis ultra-precision measurement 
激光技术
2016, 40(6): 871
Author Affiliations
Abstract
The laser cooling of ytterbium (Yb) atoms needs a 399-nm laser which operates on the strong 1S0 -1P1 transition and can be locked at the desired frequencies for different Yb isotopes. We demonstrate a frequency locking method using the fluorescence spectrum of an Yb atomic beam as a frequency reference. For unresolved fluorescence peaks, we make the spectrum of the even isotopes vanish by using the strong angular-dependence of the fluorescence radiations; the remained closely-spaced peaks are thus clearly resolved and able to serve as accurate frequency references. A computer-controlled servo system is used to lock the laser frequency to a single fluorescence peak of interest, and a frequency stability of 304 kHz is achieved. This frequency-locked laser enables us to realize stable blue magneto-optic-traps (MOT) for all abundant Yb isotopes.
140.3425 Laser stabilization 300.6320 Spectroscopy, high-resolution 300.2530 Fluorescence, laser-induced 
Chinese Optics Letters
2014, 12(2): 021401
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Magnetic Resonance and Atomic and Molecular Physics, Wuhan Institute of Physics and Mathematics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430071, China
2 Graduate University of the Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
A frequency-stabilized 556-nm laser is an essential tool for experimental studies associated with 1S0-3P1 intercombination transition of ytterbium (Yb) atoms. A 556-nm laser light using a single-pass second harmonic generation (SHG) is obtained in a periodically poled MgO:LiNbO3 (PPLN) crystal pumped by a fiber laser at 1111.6 nm. A robust frequency stabilization method which facilitates the control of laser frequency with an accuracy better than the natural linewidth (187 kHz) of the intercombination line is developed. The short-term frequency jitter is reduced to less than 100 kHz by locking the laser to a home-made reference cavity. A slow frequency drift is sensed by the 556-nm fluorescence signal of an Yb atomic beam excited by one probe beam and is reduced to less than 50-kHz by a computer-controlled servo system. The laser can be stably locked for more than 5 h. This frequency stabilization method can be extended to other alkaline-earth-like atoms with similar weak intercombination lines.
镱原子 激光稳频 互组跃迁 类碱土金属原子 140.3425 Laser stabilization 140.3515 Lasers, frequency doubled 300.6400 Spectroscopy, molecular beam 140.7010 Laser trapping 
Chinese Optics Letters
2011, 9(4): 041406
Author Affiliations
Abstract
1 State Key Laboratory of Magnetic Resonance and Atomic and Molecular Physics, Wuhan Institute of Physics and Mathematics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430071, China
2 Graduate University of the Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
We build a Zeeman slower with consecutive coils and use it to load an Yb magneto-optical trap (MOTs). Cooling efficiency is measured by the fluorescence intensity of the atomic cloud trapped by the MOT. An optimized magnetic field profile can acquire the maximum cooling efficiency, corresponding to a good compromise between the smaller magnetic field mismatch and the high capture velocity. Our studies provide useful information on how the performance of the Zeeman slower can be improved.
塞曼减速器 原子冷却 磁光阱 镱原子 020.3320 Laser cooling 020.7010 Laser trapping 020.7490 Zeeman effect 
Chinese Optics Letters
2011, 9(1): 010201

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