1 杭州电子科技大学 通信工程学院, 杭州 310018
2 国民核生化灾害防护国家重点实验室, 北京 102205
3 防化研究院, 北京 102205
对不同风速条件下，CCD侧向散射激光雷达的回波信号进行了分析.根据Mie散射原理及侧向散射激光雷达工作原理，确定了大气气溶胶浓度与激光雷达侧向散射光强的相关性；进一步考虑气溶胶浓度与风速的关联，利用实验装置获取了激光雷达侧向散射光强与风速的关系，分析了不同风速条件下侧向散射激光雷达的回波信号.在轴流风机以及自然风两种条件下进行对比实验发现，当风速范围在1~4.5 m/s时，侧向散射光强随风速的增加而增加；当风速范围在4.5~6.0 m/s时，光强随风速的增加较少.对实验结果归一化处理，得到风速范围在1~4.5 m/s时，风速每增加1 m/s，侧向散射光强在轴流风机及自然风的实验条件下分别增加了3.7%和3.9%；风速范围在4.5~6.0 m/s时，风速每增加1 m/s，侧向散射光强分别减少了3.1%和3.8%，在自然风况的各个风向上都基本符合这一变化趋势.
电荷耦合器件 侧向散射 激光雷达 风速 气溶胶 Charge-coupled device Side-scattering LiDAR Wind speed Aerosol
1 杭州电子科技大学 通信工程学院, 杭州 310018
2 国民核生化灾害防护国家重点实验室, 北京 102205
3 防化研究院, 北京 102205
对不同参数的掺钕晶体双频微片激光器(DFML)进行频差温度特性研究.探索了在不同腔长、不同种类掺钕介质的DFML中, 晶体温控温度对双频信号频差的影响.结果表明, 双频信号频差与谐振腔光学腔长成反比, 与晶体温控温度呈正相关; 其中0.5 mm腔长DFML(Nd∶YVO4)的双频信号频差随晶体温控温度的变化率为0.34 GHz/℃, 0.8 mm腔长DFML(Nd∶YVO4)的双频信号频差随晶体温控温度的变化率为0.12 GHz/℃, 1 mm腔长DFML(Nd∶YVO4)的双频信号频差随晶体温控温度的变化率为0.044 GHz/℃; 即腔长越短, 晶体温控温度对频差的影响越大.不同材料Nd∶YVO4和Nd∶GdVO4晶体1 mm腔长的DFML双频信号频差随晶体温度的变化率相近,仿真与实验结果符合较好.
双频微片激光器(DFML) 频差调谐 温度控制 光学谐振腔 掺钕激光晶体 Dual-Frequency Microchip Laser (DFML) Frequency separation tuning Temperature control Optical cavity Nd3+ doped laser crystal
1 杭州电子科技大学 通信工程学院, 杭州 310018
2 国民核生化灾害防护国家重点实验室, 北京 102205
3 防化研究院, 北京 102205
利用半解析蒙特卡罗方法建立了侧向散射激光雷达的理论模型.根据理论模型研究了多次散射条件下, 大气气溶胶对激光雷达光束的侧向散射机制.通过对理论模型的仿真, 得到了侧向散射光子的空间分布规律, 获得了侧向散射光强和散射系数曲线.比对了能见度分别为5.7 km, 8.0 km, 10.2 km的实验大气条件下仿真与实验获取的散射系数曲线, 发现当模型中大气平均散射因子和非对称因子(μs, g)分别为(0.7, 0.65), (0.45, 0.45)和(0.2, 0.35)时, 仿真与实验的拟合优度优于95%.
蒙特卡罗模拟 平均散射因子 非对称因子 大气光学 多次散射 Monte Carlo simulation Average scattering factor Asymmetric factor Atmospheric optics Multiple scattering 光子学报
2018, 47(10): 1028002
1 杭州电子科技大学 通信工程学院, 杭州 310018
2 国民核生化灾害防护国家重点实验室, 北京 102205
3 防化研究院, 北京 102205
设计了基于Nd∶YVO4/Nd∶GdVO4组合晶体的双波长激光器, 研究了双波长激光器的热效应以及双波长信号的频率差调谐特性.实验中固定抽运功率, 调节组合晶体的温控温度从5 ℃上升到40 ℃, 测得双波长信号的频率差从351.11 GHz下降到316.14 GHz, 频率差与温控温度呈负线性关系, 斜率为-0.95 GHz/℃.对于实验结果, 从掺钕晶体发射谱的温度漂移特性角度进行了分析, 发现激光波长漂移由晶体发射谱随温度的漂移引起, 双波长信号的频率差变化则由不同晶体的温度漂移速率不同引起; 分析结果与双波长激光器频率差实验结果符合较好.
双波长激光器 抽运 外差拍频 激光调谐 微波 Dual-wavelength lasers Pumping Heterodying Laser tuning Microwave
1 杭州电子科技大学通信工程学院, 浙江 杭州 310018
2 国民核生化灾害防护国家重点实验室, 北京 102205
3 防化研究院, 北京 102205
4 杭州电子科技大学学校办公室, 浙江 杭州 310018
实验研究了在一定抽运条件下, Nd∶YVO4/Nd∶GdVO4组合晶体双频激光器随温度变化的输出特性。在实验过程中, 设置抽运电流为14.5 A, 以5 ℃为间隔增加组合晶体的热沉温度, 当温度由5 ℃升至40 ℃时, 激光器实现了大于310 GHz的超大频差双频激光信号输出。实验结果发现：输出双频激光信号的功率均与热沉温度呈负相关关系, 拟合出的左、右峰功率随热沉温度的变化率分别为-0.0190 ℃-1和-0.0082 ℃-1; 尤其当热沉温度为32.36 ℃时, 双频激光器达到功率均衡状态。此外, 实验结果还发现输出双频激光信号的波长会随着热沉温度的上升发生线性红移, 其中左峰漂移速度为9.70 pm·℃-1, 右峰漂移速度为6.12 pm·℃-1。
激光器 组合晶体 频差 功率均衡 激光与光电子学进展
2018, 55(9): 091407
北京航空航天大学 电子信息工程学院，北京 100191
根据广义惠更斯-菲涅耳原理，推导出了部分相干贝塞尔高斯光束在非柯尔莫哥诺夫湍流中传输时平均光强和偏振度的解析表达式，研究了部分相干贝塞尔-高斯光束在非柯尔莫哥诺夫湍流模型下的光强分布特征和偏振度变化规律，同时分析了指数项、折射率结构常量、湍流内外尺度以及拓扑荷、光源相干性等对光束传输性质的影响.数值计算表明，随着传输距离的增加，部分相干贝塞尔高斯光束的光强会从空心分布逐渐演变为高斯分布，同时光束会有一定程度的展宽.而且，当指数项值越接近于3.1,折射率结构常量越大,外尺度越大或者内尺度越小时，光强分布的演变越为迅速，展宽现象也越明显；当拓扑荷越小或者相干长度越小时，光强分布的演变越迅速，但是二者对展宽现象的影响并不明显.另外，偏振度在近距离处会经历一段振荡及升降变化过程，当距离足够远时会趋于一个稳定值，且该值等于光源平面上的初始偏振度.偏振度变化的快慢程度受指数项、折射率结构常量、湍流内外尺度、拓扑荷和相干长度等因素的影响.
大气光学 部分相干贝塞尔高斯光束 非柯尔莫哥诺夫湍流 平均光强 偏振度 Atmospheric optics Partially coherent Bessel-Gaussian beams Non-Kolmogorov turbulence Average intensity Degree of polarization
北京航空航天大学电子信息工程学院, 北京 100191
提出了基于琼斯矩阵的矢量涡旋光偏振态的庞加莱球表示方法。应用琼斯矩阵法建立了基于圆偏振涡旋基矢的矢量涡旋光束的电场矢量分布模型。分析了光束的拓扑荷和方位角对矢量涡旋光束偏振态的影响，给出了不同拓扑荷的矢量涡旋光束偏振态的庞加莱球表示方法。与传统的利用斯托克斯参量建立的高阶庞加莱球表示方法相比，矢量涡旋光束描述方法的物理意义更加清晰明了。求解电场矢量的亥姆霍兹方程，发现该光束电场矢量的振幅服从贝塞尔高斯分布。
物理光学 光电子学 庞加莱球 琼斯矩阵 矢量涡旋光束 光学学报
2013, 33(12): 1226001
Author Affiliations
Abstract
School of Electronics and Information Engineering, Beihang University, Beijing 100191, China
The seasonal variability of cirrus depolarization ratio and its altitude at the region of Beijing (39.93°N,116.43°E, the capital of China) are presented. From the results obtained from the cloud aerosol lidar and infrared pathfinder satellite observations lidar measurements, it appears that the values of depolarization ratio and altitude of cirrus are generally higher in autumn and summer than those in spring and winter, and the cirrus altitude is modulated by the height of tropopause. Additionally, the depolarization ratio tends to linearly vary with the increase of altitude and the decrease of temperature.
消偏振 激光雷达 大气遥感后向散射 010.1615 Clouds 280.3640 Lidar 280.1350 Backscattering Chinese Optics Letters
2010, 8(2): 127
