【摘 要】
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大气气溶胶是研究地球环境气候以及辐射特性的重要物质,它的光学参量如消光系数、后向散射系数和雷达比对于分析大气中气溶胶的粒径大小、种类、微物理参量以及研究气溶胶的
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大气气溶胶是研究地球环境气候以及辐射特性的重要物质,它的光学参量如消光系数、后向散射系数和雷达比对于分析大气中气溶胶的粒径大小、种类、微物理参量以及研究气溶胶的散射特性具有非常重要的意义。近红外波段的1064nm激光具有较强的云层和沙尘暴穿透性,被广泛应用在云和气溶胶的激光雷达探测中,但是由于该波段拉曼和瑞利信号很微弱,有关此波段光学参数的独立探测还一直没有获得突破。论文主要针对近红外波段的高光谱分辨激光雷达探测技术展开研究,主要包含理论研究、系统测试和大气观测三部分内容。根据1064nm波段大气后向散射光谱特征,提出了基于频率校正技术的高光谱分辨激光雷达反演算法,对光学参量进行了误差传递分析,分析了高光谱分光器件的谱分离比对探测结果的影响;设计了一套频率监控系统,实现了系统频漂的实时监测;优化了 1064nm的高光谱分辨分光系统,对系统中的高光谱分光器件Fabry-Perot标准具(FPE)的分光特性进行了测试,精确标定了FPE的性能参数——半高全宽(FWHM)和自由光谱范围(FSR),标定得到的FPE半高全宽为1.1pm(291.5MHz),自由光谱范围为45.9pm(12.1GHz),与理论设计值相吻合;构建了近红外高光谱激光雷达系统,并开展了大气观测实验,获取了西安城区边界层内气溶胶后向散射信号,根据高光谱反演算法,反演得到了独立的气溶胶后向散射系数、消光系数及雷达比数据。
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