水汽-云-气溶胶激光雷达偏振通道的设计与校正研究

张薇

中国海洋大学

摘要：

激光雷达相对于普通气象探测平台具有高时空分辨率探测的特点，已经成为大气探测的重要手段。中国海洋大学激光雷达课题组正在研制的集合拉曼激光雷达、米散射激光雷达、偏振激光雷多功能为一体的水汽-云-气溶胶探测激光雷达，是国际上少数几个综合了大气中水的全相态和气溶胶光学特性的综合气象激光雷达平台。本文主要阐述该激光雷达偏振探测通道的设计与校正。　　水汽是大气中温度变化范围内唯一可以发生相变的成分，水汽冷凝成液态或固态是形成云、雨、雪的原因。云和气溶胶的时空变化是影响气候和人类生活重要且不确定的因素，激光雷达时空分辨率较高，可以探测到高空稀薄的云和气溶胶层。偏振激光雷达主要通过探测大气粒子弹性后向散射信号的退偏振比来研究粒子的形态，进一步研究大气中云的组成成分和气溶胶。目前，退偏振比的测量存在一定的误差，主要原因包括激光线偏振纯度影响、部分光学元件对P光和S光的透过率、反射率不同以及光学串扰、通道增益差异等。本文主要研究了水汽-云-气溶胶探测激光雷达偏振探测通道的校正方法，探索性地分析云相和大气气溶胶等。　　论文首先对水汽-云-气溶胶探测激光雷达进行了简单的介绍。主要包括系统的原理、性能和组成，进一步介绍了系统的偏振探测通道的设计原理。在研究中，着重分析偏振探测通道的退偏振因素来源，并通过光学设计软件ZEMAX对其进行分析，论证偏振探测通道中退偏振因素与校正的可行性。第二部分阐述了两种获得系统常数的方法，包括单个元件测量法和大气实验观测法。

关键词：激光雷达;偏振通道;校正方法;水汽-云-气溶胶

授予单位：中国海洋大学

授予学位：硕士

学科专业：海洋信息探测与处理

导师姓名：吴松华

学位年度：2013

语种：中文

分类号：TN958.98;P714.2

页数：52

在线出版日期：2013-09-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）