1 东华大学 理学院，上海 201620
2 中国科学院上海光学精密机械研究所 空间激光信息传输与探测技术重点实验室，上海 201800
海洋是全球碳循环过程中的重要环节，从浮游植物光合作用开始，碳在海洋中沿食物链传递，以颗粒有机碳（POC）形式存在。对海洋中颗粒有机碳含量的探测，将对海洋碳汇能力的评估起到重要作用。在干净大洋水体中，激光雷达可根据浮游植物引起的光学性质变化实现剖面信息的探测，因此对基于高光谱分辨率技术的海洋颗粒有机碳浓度剖面探测系统性能进行了仿真分析。利用激光雷达方程对探测系统在大洋水体的最大探测深度进行了仿真；利用碘分子吸收池作滤波器，并结合大洋水体的透射窗口和激光器的工程设计，分析了不同载荷平台下探测系统的最佳工作波长。仿真结果表明，在满足单次探测系统信噪比为5的探测要求时，大洋水体50 dB动态范围下的探测深度平均在80 m；船载、机载平台探测系统最佳工作波长为532.245 1 nm和532.292 8 nm。
激光雷达 海洋POC探测 碘池滤波 性能仿真 lidar ocean POC detection iodine pool filter performance simulation 红外与激光工程
2023, 52(5): 20220715
1 东华大学理学院，上海 201620
2 中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光信息技术研究中心，上海 201800
3 中国科学院空间激光信息传输与探测技术重点实验室，上海 201800
海洋温度和盐度是重要的海洋环境参数，对了解海洋性质、生物多样性具有重要作用。本文基于碘分子吸收池的边缘探测技术，将携带有温度信息的布里渊散射光分为三束，这三束光分别通过三个压强不同的碘分子吸收池，形成三个探测通道，得到两个信号的强度比值信息；之后利用迭代算法即可同时反演出被测区域的温度和盐度信息。采用探测器输出信号强度比值的形式能有效抑制激光器光强抖动带来的影响。为将测温误差控制在0.2 K以内，所提算法对探测器输出强度比值的随机抖动程度为1.3‰。本技术路线具有不受入射角影响、测量速度快、无需事先知晓盐度信息等优势，有望应用于机载、星载等移动平台上。
测量 碘分子吸收池 边缘探测 温度反演 信号强度比值 抖动
飞秒光频梳具有超宽光谱范围、超窄脉冲宽度以及超稳脉冲序列间隔的特点，不仅可以利用时域的周期脉冲实现大尺度范围的飞行时间测距，还可以利用频域的相干谱线获得高精度的干涉信息，在大尺度、高精度的绝对距离测量领域能够充分发挥其优势。系统测量得到目标距离与系统参数及大气环境要素密切相关，大气环境要素通过折射率影响测量得到的光程。模拟仿真以上因素对测距精度的影响十分必要。选择了双光梳法作为高精度测距技术方案，详细推导并模拟仿真了系统参数和大气环境要素对测距精度的影响程度。模拟仿真结果表明：随着重复频率的增大，重复频率的抖动对测距结果的影响将减小；减小两光梳间的重复频率差可以提高测距精度；大气环境温度抖动对测量距离的影响为1 ?滋m/(m·℃)；大气压强抖动对测量距离的影响为2.6 ?滋m/(m·kPa)；大气湿度对测距的影响较小,为高精度的双光频梳距离测量实验系统提供了理论指导。
飞秒双光梳 测距精度 温度 大气压强 湿度 femtosecond dual optical comb ranging precision temperature atmospheric pressure humidity 红外与激光工程
2020, 49(S2): 20200376
