针对引力波探测空间天线激光干涉仪对四象限光电探测器提出的低噪声、高灵敏度、高带宽的要求, 设计了一种四象限光电探测器芯片与读出电路混合集成的低噪声光电探测器。四象限光电探测器芯片采用四个性能一致的双耗尽区InGaAs PIN光电二极管单片集成结构, 以降低二极管电容, 减小象限间隔, 提高灵敏度。通过PSPICE软件对由探测器芯片、低噪声跨阻放大读出电路构成的探测器模块进行了仿真, 优化了电路参数, 计算出相应的增益、带宽、噪声功率密度。性能测试表明, 研制的集成式探测器模的-3dB带宽为28.3MHz, 等效噪声功率密度为1.7pW/Hz1/2, 象限增益一致性为0.76%, 基本满足空间激光干涉仪的需求。

对于平流层的高空间分辨率的重力波连续测量和研究非常稀少。近几年中国科学技术大学的瑞利多普勒激光雷达观测了大量的重力波事件, 这得益于激光雷达系统在重力波研究中的优越特性。文中对激光雷达系统作出了一个简单的介绍, 并且展示了位于中国酒泉(39.741°N, 98.495°E), 垂直高度范围在15~60 km, 自2015年10月7日起持续了两个月的重力波夜间观测结果。在对一些重力波事件分析过程中, 对中尺度的水平风速进行了二维波谱分析之后, 发现重力波波动非常明显, 这些波动的波长范围主要集中在3~6 km, 而周期大约为10 h。这些观测结果都肯定了瑞利多普勒激光雷达在重力波观测应用方面的优势。

利用2011~2013年期间60 h的钠荧光多普勒激光雷达温度和风场数据, 采用矢端曲线法提取廊坊上空85~95 km中层顶区域准单色惯性重力波的所有参量,并统计准单色大气重力波的活动特性。获得的85次准单色重力波事件中, 上传(下传)重力波64次(21次), 占总数的75.29%(24.71%)。垂直波长(水平波长)和观测周期平均值分别为6.6 km (727.8 km)和7.4 h, 分别集中在6~9 km(200~800 km)和2~7 h, 固有周期平均值为7.76 h, 主要集中在3~9 h, 水平传播方向分布比较均匀, 没有占主导的传播方向。对于上传重力波, 水平背景风在大气重力波水平传播方向上的分量取正值和取负值的概率大致相等, 但对于下传重力波, 该风场分量取正值的概率大约是取负值的2倍, 说明观测到的下传大气重力波在中层顶区域多为顺风传播。

利用了中国科学院临近空间环境野外综合探测站(廊坊, 39°N, 116°E)的钠荧光多普勒激光雷达和流星雷达的探测数据对廊坊上空大气重力波引起的偶发钠层(SSL)进行了研究。首先从大气重力波方程出发, 计算分析了大气水平风剪切和垂直风场之间的相位关系; 其次利用了钠荧光多普勒激光雷达和流星雷达的实测数据对大气重力波引起的偶发钠层进行了分析研究; 经研究分析可知, 由于大气重力波引起强的水平风切变和垂直风场风向反转的共同作用, 其堆积效应使得钠原子密度增强, 形成了偶发钠层。

基于子午工程项目北京钠激光雷达的长期观测数据(2010年4月到2011年9月), 采用Yang等人(2008)的重力波参数提取方法，提取了在253个夜晚2 208 h的有效观测时间里出现的162个钠层单色重力波的垂直波长、周期、幅度值和幅度增长因子参数值。统计分析显示激光雷达所观测到的中层顶区域重力波具有系统性的参数关系，λ_z=0.226T^0.530_ob、KE=6.66×10^-10 k^-3.091_z和KE=8.97×10^-6 ×f^-1.696_ob。这些实验观测结果验证了Gardner(1994)扩散滤波理论的结果，但同时发现仅认为波致涡流扩散是重力波衰减的主要途径是不完全正确的，其它因素引起的衰减在重力波的饱和和耗散机制中也起到了重要作用。

对1996年3月1日至3日钠荧光散射雷达获得的观测数据进行了分析与处理, 得到了钠原子密度随高度的剖面分布和随时间的变化关系。分析结果指出, 武汉上空中高层大气钠原子剖面具有强烈的时空变化特点。钠层主要分布在80～105 km高度, 钠层最大密度高度位于92～95 km范围, 在不出现流星雨时, 其值在1～3×109原子每立方米之间变化