1 浙江大学光电科学与工程学院极端光学技术与仪器全国重点实验室，浙江 杭州 310027
2 东海实验室，浙江 舟山 316021
3 浙江大学杭州国际科创中心，浙江 杭州 311200
4 浙江大学嘉兴研究院，浙江 嘉兴 314000
5 浙江大学地球科学学院浙江省地学大数据与地球深部资源重点实验室，浙江 杭州 310027
6 浙江大学宁波科创中心，浙江 宁波 315100
7 无锡中科光电技术有限公司，江苏 无锡 214135
气溶胶是地气系统辐射强迫评估的主要不确定来源之一，激光雷达探测的气溶胶廓线数据有助于定量评估气溶胶的气候效应。除已发布的气溶胶观测产品外，大量气溶胶激光雷达观测数据分布于文献中。然而，目前尚缺乏对气溶胶历史文献数据的整合分析。因此，聚焦现有观测产品较缺乏的激光雷达比参数，充分考虑气溶胶的类型差异，提出了一种激光雷达比历史文献数据的模糊综合评价分析方法。基于Web of Science数据库，发现不同类型气溶胶（沙尘、沙尘混合、火山灰、海洋、烟尘、城市工业气溶胶）的激光雷达比均呈高斯分布，且集中范围均存在重叠。历史文献数据能与气溶胶观测数据产品提供的数据形成互补，所提出的模糊综合评价分析方法有助于提升人们对气溶胶光学特性的认识。
气溶胶 激光雷达比 历史数据 模糊综合评价 光学学报
2023, 43(24): 2401009
1 浙江大学光电科学与工程学院，浙江 杭州 310027
2 浙江大学宁波科创中心，浙江 宁波 315100
星载环境探测激光雷达能够获取昼夜环境垂直剖面信息，已成为各国发展的重要遥感技术。经过近30年的发展，该技术获取了大量全球地表信息和大气海洋环境信息，为人类合理利用地球资源、应对全球生态环境和气候问题做出了巨大贡献。概述了星载环境探测激光雷达的发展历史，重点阐述了星载激光雷达模拟器、星地真实性检验和数据处理与应用等关键技术，探讨了星载环境探测激光雷达技术的未来发展方向。通过介绍星载环境探测激光雷达及其关键技术的背景知识，帮助科研人员理解星载环境探测激光雷达如何为地球系统探测提供关键数据，从而更好地保障数据精度及将数据应用于地球科学研究。
测量 星载激光雷达 大气科学 海洋科学 测绘 环境 气候 光学学报
2022, 42(17): 1701001
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory of Optical Fiber Sensing and Communications, University of Electronic Science and Technology of China, Chengdu 611731, China
2 School of Electronics and Information Technology, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510275, China
Kalman filtering (KF) has good potential in fast rotation of state of polarization (RSOP) tracking. Different measurement equations cause the diverse RSOP tracking performances. We compare the conventional KF (CKF) and the modified KF (MKF), which have different measurement equations. Semi-theoretical analysis indicates the lower conditional variances of measurement residuals and process noise of MKF. Compared with CKF, the MKF has optical signal-to-noise ratio (OSNR) improvement at the 10 MHz scrambling rate in simulation. For MKF, more significant tracking speed improvement exists for lower OSNR. MKF can be smoothly combined with an adaptive algorithm, which outperforms adaptive CKF throughout the simulations.
optics communication polarization de-multiplexing coherent transmission adaptive filtering Chinese Optics Letters
2022, 20(2): 020603
红外与激光工程
2021, 50(7): 20211041
1 浙江大学 宁波研究院 光电科学与工程学院，浙江 杭州 310027
2 浙江大学 海洋学院，浙江 舟山 316021
3 浙江省计量科学研究院，浙江 杭州 310018
颗粒物后向散射系数(particulate backscattering coefficient, bbp)是海洋光学应用于海洋生态学和生物地球化学研究的核心参数。但目前常用的原位方法短时间内无法完成大范围的探测，被动水色遥感无法在缺乏光照以及有云的条件下工作，相比之下，主动遥感方式星载激光雷达可以突破以上限制，在海洋探测方面具有极大的优越性。2006年发射的CALIOP成为首个能够提供全球海洋bbp数据的星载激光雷达，特别是为极地观测和昼夜观测提供了重要数据。文中详细介绍了CALIOP系统原理及其三级主要数据产品，重点梳理了利用CALIOP 532 nm偏振通道退偏比反演bbp的方法以及后续的退卷积校正系统瞬态响应等改进措施，总结出了一套详细完整的反演流程，开发出对应算法并展示了bbp的反演结果，旨在为我国未来星载海洋激光雷达的数据处理及应用工作提供参考。
星载激光雷达 CALIOP 海洋颗粒物后向散射系数 反演算法 space-borne lidar CALIOP seawater particulate backscattering coefficient inversion method 红外与激光工程
2021, 50(6): 20211037
1 浙江大学 宁波研究院 光电科学与工程学院，浙江 杭州 310027
2 中国科学院海洋研究所 海洋生态与环境科学重点实验室，山东 青岛 266071
3 中国科学院海洋大科学研究中心，山东 青岛 266071
近年的研究表明：全球的许多海湾和海区出现水母数量增加甚至暴发的现象，对海洋生态环境、海洋渔业、滨海旅游业、核电安全等产生了负面影响。2017年8月，自主研制的船载偏振海洋激光雷达在黄海海域开展了实验测量，观测到丰富的强散射个体信号，结合视频监控信息，判断信号来源于水母（沙海蛰），证明偏振海洋激光雷达能够实现水母个体的遥感探测。研究结果表明，同一水域水母的光学特性表现出聚类的特点；不同水域的水母信号对比度相近、退偏率不同，说明水母的光学特性与其生存水域环境密切相关。因此，偏振海洋激光雷达可以高效、经济、精确监测水母分布和数量变动状况，其未来的推广可以完善我国海域水母动态监测手段。
偏振海洋激光雷达 强散射个体 水母探测 polarized oceanic lidar strongly scattered individuals jellyfish detection 红外与激光工程
2021, 50(6): 20211038
红外与激光工程
2021, 50(6): 20211031
液晶面板上配单层触控传感器(Single Layer On Cell, SLOC)产品在完成传感器光刻工艺后, 在宏观检查机上观察, 基板的彩膜倒角侧存在大面积的不良(Mura), 测试不良区域与正常区域的关键尺寸(CD)值, 不良区域的CD值明显偏大, 部分点位超出管控指标;另外, SLOC产品在生产工艺后段模组段缺陷不良高发, 缺陷不良平均发生率为2.82%, 缺陷不良高发位置与不良和CD偏大区域基本一致, 有强相关性。通过旋转涂布等测试以及实际流片观察, 锁定造成不良的设备为显影机。由于基板从显影1(DEV#1)进入显影2(DEV#2)时基板流片末端药液干燥导致显影不良, 进而引起不良, 本文称其为干燥不良。为解决此问题, 对基板由DEV#1向DEV#2流片的速度进行软体修改, 干燥不良有轻微改善, 但未消除; 通过在DEV#1腔室内增加二次液切的方式, 消除了SLOC产品传感器光刻生产时的干燥不良。SLOC产品的CD均一性由3.3%提升到1.9%, 缺陷不良率从改善前的平均2.82%降低到平均0.27%。
干燥不良 CD均一性 缺陷不良 显影机 二次液切 dry Mura CD uniformity short defect developer secondary aqua knife
浙江大学 光电科学与工程学院 现代光学仪器国家重点实验室, 浙江 杭州 310027
采用半解析蒙特卡洛方法, 开发了一套星载海洋激光雷达回波信号的仿真系统。通过输入激光雷达系统参数和仿真的环境参数, 该系统能够模拟具有不同光学特性的大气和海洋的激光雷达回波信号。同时该仿真系统设计了用户友好的软件界面方便用户对输入参数进行操作, 并直观地看到输出结果。利用该系统进行了多种仿真, 例如不同类型水体以及不同散射相函数的情况, 并将仿真结果与理论的激光雷达信号做了对比, 具有较高的一致性。该系统对星载海洋激光雷达探测机理的研究有一定的指导意义。
半解析蒙特卡洛模型 星载海洋激光雷达 激光雷达回波信号 semianalytic Monte Carlo model spaceborne oceanic lidar lidar returns 红外与激光工程
2020, 49(2): 0203009
浙江大学 光电科学与工程学院 现代光学仪器国家重点实验室, 浙江 杭州 310027
海洋激光雷达是探测上层海水并构建海洋立体观测网络的重要遥感设备。文中将激光雷达实验数据与MC (Monte Carlo)仿真、解析模型、原位数据进行综合对比, 检验它们的匹配程度。与实验实测的激光雷达回波信号相比, MC仿真和解析模型均有很高的一致性(R■>0.97), 将原位漫射衰减系数(K■)近似代入普通激光雷达方程也有较好的一致性(R■>0.92)。反演得到的激光雷达衰减系数(α)表现出了相似的结果, MC仿真和解析模型具有更佳的一致性。结果表明: 海洋激光雷达实验结果能与MC和解析模型的仿真结果很好地匹配。
海洋遥感 海洋激光雷达 MC仿真 解析模型 ocean remote sensing oceanic lidar Monte Carlo simulation analytical model 红外与激光工程
2020, 49(2): 0203007
