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网络出版时间:2018-11-1310:07:47
网络出版地址:/kcms/detail/31.1252.O41007.020.html
全天时大气温度探测的纯转动拉曼激光雷达系统设
计与仿真研究
高飞黄波石冬晨朱青松张锐汪丽李仕春华灯鑫*
西安理工大学机械与精密仪器工程学院,陕西西安710048
摘要全天时大气温度的探测对于研究大气科学以及全球变暖与极端天气的关联性等具有非常重要的作用。
本文提出一种全天时大气温度探测的纯转动拉曼激光雷达系统,选用Nd:YAG脉冲激光器的四倍频输出
266.0nm作为激励波长,从而使得发射光谱及其激励的纯转动拉曼光谱全部位于日盲紫外波段内,避开了
强烈的太阳背景光对系统探测的影响。为分离提取对大气温度具有不同依赖特性的高低量子数通道转动拉
曼光谱,设计了一种新型三次衍射式双光栅多色仪作为激光雷达的分光系统。该系统采用一个二次衍射式
光栅光谱仪作为一级分光结构和一个一次衍射式光栅光谱仪作为二级分光结构所构成,Zemax光学仿真表
明,双光栅多色仪可实现Stokes与Anti-Stokes高低量子数通道转动拉曼谱线的有效提取分离,以及对米-
瑞利弹性散射信号高达60-70dB的抑制率。激光雷达系统仿真结果表明,在充分考虑臭氧吸收和荧光对系
统探测性能的影响下,设计的日盲紫外域纯转动拉曼激光雷达采用模拟探测模式可在12分钟的积分时间内
实现2.2km高度范围内大气温度的全天时探测。
关键词转动拉曼激光雷达;大气温度;全天时;日盲紫外;三次衍射式双光栅多色仪
中图分类号TH741文献标识码A
DesignandSimulationofthePureRotationalRamanLidarforDaytime
DetectionofAtmosphericTemperature
GaoFeiHuangBoShiDongchenZhuQingsongZhangRuiWangLi
LiShichunHuaDengxin*
SchoolofMechanicalandPrecisionInstrumentEnginnering,Xi’anUniversityofTechnology,
Xi’an,Shaanxi710048,China
AbstractAtmospherictemperatureplaysanimportantroleintheresearchontheatmospheric
physicsandtherelationshipbetweentemperatureandglobalwarming.Inthispaper,apure
rotationalRamanlidarisdesignedforthemeasurementofatmospherictemperatureon
daytime,inwhichthequadruplefrequencyof266.0nmofNd:YAGpulsedlaserisselected
asthetransmitterwaveleng
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