基于掩星模式的临近空间大气温压廓线的星间差分吸收激光探测方法研究

发布时间：2023-12-04 18:18

　　临近空间是距地表20¹00 km范围内的大气区域,覆盖平流层、中间层和低热层,是传统航空和航天的过度区域。临近空间是国防民用领域的理想飞行区域,对该区域大气环境参数的探测具有非常重要的应用价值。差分吸收激光雷达是一种主动遥感技术,在星载、机载和地基大气探测中得到较广泛的应用。将差分吸收激光雷达与掩星探测模式相结合,由于采用主动光源,可以自由选择探测波段,而激光器线宽极窄的优势,可以实现超高光谱分辨率的大气吸收谱探测,并提高数据反演精度。论文围绕掩星模式的差分吸收激光雷达探测方法,对临近空间大气温压廓线的探测做了理论分析,选择近红外波段的氧气吸收谱线进行探测,和中红外波段相比,工作在近红外波段降低了激光器和探测器的研制难度。同时氧气是大气的主要气体成分,在中性大气中比例稳定,能提高大气密度的探测精度,相比选用其他特征气体进行探测,具有更强的实际应用价值。本文搭建了一套频率线性扫描差分吸收激光雷达实验系统,研究了实验系统涉及的声光驱动电路设计,基频光的脉冲整形技术、基频光功率稳定技术和基于PPLN晶体的非线性频率转换等关键技术,并进行了基于光学平台的多通道气体池实验,...

【文章页数】：138 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 星载临近空间大气环境探测方法
        1.2.2 天底探测
        1.2.3 临边探测
        1.2.4 掩星探测
    1.3 发展趋势
    1.4 本论文的章节安排
第2章 掩星探测模式差分吸收激光雷达的方法原理
    2.1 激光雷达基本概念
        2.1.1 HITRAN数据库
        2.1.2 光谱线型函数
    2.2 掩星探测模式差分吸收激光雷达探测体制
        2.2.1 最佳光学厚度分析
        2.2.2 系统设计方案
    2.3 本章小结
第3章 掩星探测模式差分吸收激光雷达的关键技术
    3.1 激光雷达光源的研制
        3.1.1 功率可调谐的声光驱动电路设计
    3.2 激光雷达光源的脉冲整形
    3.3 激光雷达光源的功率稳定性
    3.4 非线性频率转换产生激光雷达光源
        3.4.1 PPLN晶体折射率计算和调谐特性
        3.4.2 PPLN晶体参数
    3.5 本章小结
第4章 掩星探测模式差分吸收激光雷达的实验平台及实验
    4.1 实验平台的组成
    4.2 激光雷达光源的倍频实验
        4.2.1 二倍频实验
        4.2.2 激光线宽
        4.2.3 倍频光性能测试
        4.2.4 光束质量
        4.2.5 提高倍频效率的措施
    4.3 多通道气体池差分吸收实验
    4.4 下一步工作
    4.5 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 研究工作总结
    5.2 工作中存在的不足与后续工作展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果



本文编号：3870460