陆军工程大学通信工程学院，江苏 南京 210007
针对星地激光单向授时受大气色散影响而产生授时偏差的问题，利用气象实测数据建立大气折射率对星地激光单向授时偏差的影响模型。以该模型为基础，分别研究了单星对地授时和四星对地授时模式下，不同地区、不同月份、不同天顶角和激光波长对大气色散引入的单向授时偏差的量值范围和变化规律。结果表明：大气温度越高，大气压强越低，接收天顶角越小，大气色散引入的单向授时偏差越小；星地单向授时偏差在10 ns量级，通常大气色散导致授时偏差的全年波动峰峰值小于1 ns。
大气光学 星地激光单向授时 大气色散 单向授时偏差 光学学报
2023, 43(24): 2401005
上海交通大学 机械与动力工程学院 上海 200240
聚变反应堆发生失真空事故的情况下氚会泄漏到环境中，氚大气扩散模拟是聚变堆事故后果评价的重要内容。基于高斯烟团模型以及Pasquill稳定度分类方法，考虑重力沉降、烟气抬升、风速等因素的影响，建立了适用于事故下瞬态分析的大气扩散模型，在高斯烟团模型中加入修正了像源贡献的地面反射系数，提高了模型对于地面边界处干沉降的计算效果。选取加拿大氚气释放实验和美国萨凡那河工厂氚释放事故验证了所建立模型的准确性，模型的计算结果与HotSpot 3.0和UFOTRI软件的精度相当。选取国际热核聚变实验堆（International Thermonuclear Experimental Reactor，ITER）的失真空事故作为研究对象，分析了氚的分阶段释放、风速以及释放高度对氚扩散分布的影响。结果表明：氚的分阶段释放会导致沿下风向出现两个高放射性区域；释放高度和风速的增加会强化氚在大气中的扩散行为，从而减弱放射性在近场的积聚。
聚变堆 氚 大气扩散 放射性后果 Fusion reactor Tritium Atmospheric dispersion Radioactive consequences
1 中国科学院光电技术研究所, 成都 610209
2 中国科学院大学, 北京 100049
在地基望远镜对太空目标的宽光谱成像观测过程中, 大气色散会严重影响低仰角下图像的信噪比和清晰度。传统的色散棱镜补偿方法存在着生产加工难度大、控制系统复杂、装配困难等问题, 不利于移动和小型化的地基望远镜的应用。提出了一种基于图像反卷积的大气色散修正方法, 不需要增加额外补偿设备, 能够在低信噪比情况下有效修复色散图像。该方法首先利用多次收敛分割算法对图像进行星点分割处理, 随后利用图像反卷积的方法, 对图像进行色散补偿。在1.8m望远镜系统上对恒星的观测和色散补偿实验结果表明, 该方法在不同信噪比下均有复原效果, 平均恢复出目标90%的能量, 信噪比提高到3倍以上, 恢复效果与色散棱镜补偿法相当。
图像反卷积 大气色散 大气色散校正 大口径望远镜 地基望远镜 image deconvolution atmospheric dispersion atmospheric dispersion correction large aperture telescope ground-based telescope
1 中国科学院软件研究所 天基综合信息系统重点实验室, 北京 100190
2 中国科学院国家天文台 光学天文重点实验室, 北京 100012
大气色散会影响高分辨率成像、测光和光谱观测的质量。利用国家天文台兴隆观测基地80 cm望远镜获得了四个波长范围和五个天顶距的大气色散实测值, 波段范围为360~440 nm、360~550 nm、360~640 nm和360~790 nm, 天顶距分别为59.8°、57.6°、48.1°、47.8°和36.4°。讨论了实验过程中的四种主要误差来源, 测量精度约为0.6″。根据观测时的天顶距、温度、湿度和气压等数据, 结合大气折射模型计算了观测当时的理论大气色散值, 与实测值进行了对比分析, 结果基本吻合。对大气色散的影响因素和大气色散对高精度天文观测的影响进行了探讨, 为大口径高精度天文观测提供了减小大气色散影响的方法。大气色散实测和理论计算结果表明: 该方法可获得较高精度的大气色散值; 大气色散对大口径望远镜的高精度天文观测影响较大, 需要根据观测目的采用辅助设备来减小大气色散的影响。
大气色散 大气折射 天顶距 误差分析 atmospheric dispersion atmospheric refraction zenith angle error analysis 红外与激光工程
2017, 46(4): 0411003
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院大气成分与光学重点实验室，安徽 合肥 230031
2 中国科学院大学，北京 100049
3 西北核技术研究所，陕西 西安 710024
通过对干旱地区某地探空资料的分析，拟合出不同季节条件下折射指数随高度变化的拟合公式，利用拟合公式计算了光电跟踪设备使用不同波长跟瞄空间目标时的蒙气差、大气色散和测距修正量。结果表明：(1) 在相同视仰角的条件下，冬季的蒙气差修正结果大于其余季节的结果，且大于标准大气的计算结果，而春、夏、秋季的蒙气差小于标准大气的计算结果；(2) 春季的0.55 μm与1.3 μm、3.9 μm的大气色散较其余季节的结果为大，对于0.55 μm与1.3 μm及3.9 μm之间的大气色散在视仰角大于55°条件下差别并不明显；(3) 不同季节、不同波长测距修正量的变化特点略有不同，其中夏、秋季节特点较为相似，3.9 μm测距修正量受季节影响较0.55 μm与1.3 μm更为明显。所得结果可为该地区光电工程应用提供参考。
折射指数 光电工程 蒙气差 大气色散 测距 refractive index opto-electronic engineering atmospheric refraction atmospheric dispersion ranging
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
本文分析研究大气色散对4 m望远镜成像系统分辨率的影响及校正方法。首先计算分析了大气色散对其成像分辨力的影响, 计算结果表明, 天顶角大于15°时, 大气色散开始影响系统成像分辨力, 天顶角大于45°时, 对系统成像分辨力有着较为严重的影响, 需要设置大气色散校正器来进行消除。本文列举了3种大气色散校正器的实现形式, 分别比较了它们的优缺点, 最后选择了胶合棱镜旋转补偿的形式来消除大气色散对4 m望远镜高分辨力成像系统的影响。基于4 m望远镜高分辨力成像系统的特点, 将大气色散校正器放置于成像元件前的平行光路中, 并利用光学设计软件对不同天顶角与大气色散校正器的旋转角度进行了仿真分析, 该大气色散校正器的最大楔角为965°, 旋转精度为±01°, 对系统分辨力影响为1/1 000。分析结果表明, 旋转精度完全能够满足系统成像分辨力的要求, 证明本文对大气色散的影响分析和大气色散校正器的设计是有效的。
大气色散校正器 望远镜 分辨力 光学设计 atmospheric dispersion corrector telescope resolution optical design
电子工程学院 脉冲功率激光技术国家重点实验室, 合肥 230037
激光通信技术是实现高效通信的重要手段。大气激光通信链路中, 大气的散射、吸收和湍流严重制约激光传输质量。分析了激光通信系统中由于大气湍流和色散造成的脉宽展宽, 计算了脉宽展宽量与湍流大气折射率结构常数、初始脉宽和传输距离之间的关系; 比较了不同发射激光脉宽、不同发射能量下的脉冲波形特性。数值计算及仿真结果表明, 激光脉宽随传输距离、大气湍流的增大而增大, 长脉宽的超短脉冲激光受大气湍流和色散的影响小, 并且脉宽增大, 激光功率降低, 研究结论对超短脉冲的应用具有一定的意义。
超短脉冲 脉冲展宽 大气湍流 大气色散激光能量 ultrashort pulse laser pulse width broadening atmospheric turbulence atmospheric dispersion laser energy
