一、大气光谱辐射传输与散射特性及应用（论文文献综述）
陈洁,童奕澄,肖达,张凯,刘崇,刘东[1]（2021）在《大气气溶胶消光后向散射比反演方法研究》文中认为气溶胶消光后向散射比是与气溶胶类型相关的一个重要光学参数,且是米散射激光雷达反演中的关键误差来源之一,近年来,激光雷达在大气气溶胶探测领域内的发展迅猛,因此调研消光后向散射比的反演方法对于气溶胶的探测与研究具有很大意义。本文根据使用的仪器及反演原理,对多种大气气溶胶消光后向散射比的反演算法进行了整理归纳,并从光学特性和微物理特性入手将这些方法联系起来。其中,光散射模型法、被动光学遥感法与激光雷达法联系紧密、应用广泛,为大气气溶胶的探测与研究提供了重要支撑。文章重点介绍了这3大类较为主流的反演方法,综述了相关方法的发展历程并分析了适用情况及优缺点,最后展望了未来大气气溶胶消光后向散射比反演技术的发展趋势。
甄治钧[2]（2021）在《基于三维辐射传输模型的植被反射率模拟及其生物光学参数反演》文中认为植被是地表生态系统的组成部分之一,它能维持生态平衡,改善生态环境,与人类生存发展密不可分,对人类的生存和发展起着重要作用。遥感数据因其测量精度和空间/光谱/时间分辨率的提高以及遥感数据解译方法的进步而越来越多地被应用于植被监测及参数反演。传统的一维辐射传输模型由于其不准确的参数估计,影响了植被反射率模拟及生物光学参数反演的准确性。基于真实结构的三维辐射传输模型可以很好地考虑传感器观测和太阳入射方向,地表辐照度的直射与漫散射,以及场景复杂的三维结构问题。然而,三维辐射传输模拟及反演的应用遇到了以下几个方面的问题:（1）现有模拟模型由于缺少地面关键参数时空变化知识,不具备连续时相模拟能力,而遥感影像多为时间序列数据,难于与遥感数据共同使用。（2）现有的叶片光谱反演方法多适用于植被密集区域,而在城市等地物类型复杂,混合像元弥漫的场景中,叶片光谱特性的反演精度受到严重影响。（3）现有的植被指数在高植被覆盖区反演叶面积指数时易受到饱和效应影响,严重限制了其反演能力。针对上文提到的问题,以基于三维辐射传输模型的植被反射率模拟及其生物光学参数反演为核心,通过耦合生长模型实现三维辐射传输连续时相模拟能力;通过基于离散各向异性辐射传输模型（DART）校正精确反演了亚像元尺度下城区叶片的光谱特性;通过分析植被等值线规律提出了交点右移现象以缓解土壤调节植被指数（SAVI）在高植被覆盖区域的饱和效应。为了实现三维辐射传输连续时相模拟能力,基于一款由扩展L系统（ELSYS）开发的静态三维玉米建模模型,耦合了以累积日度差为生长因子的玉米生长方程,加入了描述整个植物生长季节冠层结构的发展规则,模拟了从出苗到雄花期的三维玉米场景。利用多种三维辐射传输模型模拟了对应场景的玉米冠层反射率以进行交叉验证,取得了很好的一致性。以三维辐射传输模型的结果为真值,与相同叶面积指数（LAI）条件下的一维辐射传输模型进行对比,发现相同LAI条件下一维辐射传输模型的均质性假设条件导致场景盖度大约是真实盖度的1.5倍,且近红外天顶方向反射率存在明显的高估现象。产生的原因可能是由于均质性假设未能考虑到天顶观测到的植被比例较低,而多重散射主要来自植被。考虑到天顶方向是传感器的重要观测方向且近红外是植被监测的重要波段,认为均质性假设导致的高估是不可忽视的,其结果将导致基于均质性假设的遥感反演产生对于植被数量（LAI等）的低估。为了反演城市地区叶片光谱特性,基于DART校正采用线性光谱混合模拟分离出了冠层的单次散射反射率,并由迭代法不断修正输入叶片的光谱特性以模拟接近混合像元分离的冠层反射率。对反演结果进行了精度评定和敏感性分析,在理想无噪声模拟实验中,地面、屋顶、水、树和灌木在所有波段的平均相对误差为0.015、0.004、0.017、0.320和0.303。在添加了噪声的实验条件下（像元偏移、三维场景的几何精度和调制传递函数与真值存在一定偏差）,反演出现了较大的误差:对于地面、屋顶、水、树和灌木,平均相对误差分别为0.289、0.448、1.103、1.164和1.242。按重要性降序排列,对城市物质的光谱特性反演精度影响最大的参数是太阳天顶角、卫星图像空间分辨率、像元偏移、三维城市场景建模的不准确性和调制传递函数。为了缓解SAVI在高植被覆盖区域的饱和效应,分析了植被等值线变化特征,提出了植被等值线交点右移现象。右移现象表明在均质冠层（本文定义为聚集指数等于1的冠层）中随着植被盖度增加,植被等值线与土壤线交点逐渐向红光坐标轴正向移动,当植被等值线的截距小于土壤线的截距时,最终交点可以到达红光正值区域,反之不可。右移现象成功化解目前学术界两大争论,从新的角度实现了辩证统一。基于右移现象,考虑到最优土壤调节因子是植被等值线与土壤线交点横坐标负值,提出了在高植被覆盖区最优土壤调节因子应为负值的假说,并加以数据进行验证。结果表明,当平均LAI为5.35时,最佳土壤调节因子约为-0.148;当平均LAI为6.72时,最佳土壤调节因子约为-0.183。该假说可以极大地缓解SAVI的饱和效应并提升LAI反演精度。以基于三维辐射传输模型的植被反射率模拟及其生物光学参数反演为研究对象,从模拟和反演两个方面开展了研究。前半部分着重阐述耦合生长模型的三维植被场景的建模及反射率模拟。后半部分着重阐述利用三维辐射传输模型或其模拟的数据反演植物生物化学参数。研究工作将有助于三维辐射传输模拟在多时相遥感影像中的应用,潜在的应用包括为传感器设计提供高质量的分析验证数据和为定量遥感反演建模、时空尺度转换和多源数据同化等研究提供有效的数据支撑,以实现“定量化模拟,定量化评价”的目的。
于岩[3]（2021）在《水体二向性反射分布函数模拟与宽波段遥感叶绿素-a反演》文中指出沿岸水体和内陆湖泊是人类生活的最主要区域,全球接近10%的人口生活在面积不足陆地2%的沿岸区域,对于这两类水体的叶绿素-a遥感监测对于水源地保护、生态环境变化监测、水产养殖规划和海岸基础设施建设具有重要意义。中低空间分辨率的传统的水色卫星（如MODIS、Sea Wi FS和MERIS）不能满足于沿岸的光学浅水区域和小型湖泊的观测需求。发展高空间分辨率遥感对沿岸水体和小型湖泊等二类水体的水质监测,可以弥补传统水色卫星空间分辨率的不足和云覆盖对单一数据源的限制。但是,高空间分辨率遥感大多为宽波段遥感数据（如Landsat卫星数据和SPOT卫星数据）,受到带宽和二类水体复杂光学性质的限制,宽波段绿素-a反演算法不成熟,需要新的方法为沿岸水体和内陆湖泊水质监测提供理论基础。受到陆源物质输入影响的二类水体,光学性质复杂。因此,二类水体叶绿素-a反演算法一直是研究热点和难点问题。基于遥感数据的叶绿素-a反演依赖于离水反射率的成功获取和应对不同类型水体叶绿素-a的方法选择。陆源输入的高浓度无机悬浮颗粒物改变了水体的二向性反射分布函数（BRDF）,而BRDF是标准化离水反射率的基础。此外,高浓度无机悬浮颗粒物可以掩盖宽波段遥感数据中的叶绿素-a信息。根据叶绿素-a和无机悬浮颗粒物的光学性质,如果不考虑无机悬浮颗粒物带来的误差,遥感反演叶绿素-a会被高估。因此,二类水体BRDF特性研究和宽波段遥感数据对无机悬浮颗粒物敏感性是宽波段反演水色参数两方面难点问题。考虑无机悬浮颗粒物对于水体BRDF特性的影响,首次使用多角度观测航飞数据（CAR）进行水体BRDF研究,探讨了适用于二类水体BRDF特性,评价了Lee水体BRDF模型和Morel水体BRDF模型,并将适用于二类水体的BRDF模型应用于渤海的离水反射率产品上。结果表明,Lee水体BRDF模型在后向散射方向比Morel的水体BRDF模型更接近于真实的观测数据和模拟无机悬浮颗粒物主导光学特性的水体BRDF。将Lee模型应用于渤海的MODIS数据,获取经过BRDF校正的离水反射率。通过Lee水体BRDF模型校正的离水反射率,校正后的离水反射率的蓝绿比值与叶绿素-a浓度有更好的相关性,提高了MODIS叶绿素-a反演精度,为反演二类水体离水反射率提供理论基础。通过内陆湖泊（9个研究区）和渤海海域的85个采样点实测光谱和水体参数数据的特征分析,探讨了不同叶绿素-a浓度算法的适用性。融合了蓝绿比值算法（BGr）、近红外三波段算法（3NR）和本文提出的基于蓝绿比值半经验算法,并通过设置不同算法的适用条件建立了一种适用于光学性质复杂的二类水体宽波段遥感叶绿素-a反演模型。新模型的适用条件为:（1）当3NR>0.03时为富营养化的水体,使用3NR算法;（2）当BGr>0.81时为叶绿素主导的清澈水体,使用BGr算法;（3）此外的情况为无机悬浮颗粒物主导光学性质的水体,使用本研究提出的改进蓝绿波段半经验算法。此模型不仅在中高营养化水体有效,而且在低浓度叶绿素-a的二类水体同样适用,扩展了单一模型的普适性,为宽波段遥感反演水色参数提供理论参考。针对光学浅水区的叶绿素-a反演受到耀斑、底部反射和无机悬浮颗粒物影响的问题,在三亚湾开展了叶绿素-a反演研究,并探讨三亚湾沿岸水体最大的误差来源。结果显示,在耀斑并不明显的遥感数据中,底部反射由于受到沿岸水体高浓度无机悬浮颗粒物的影响,对于叶绿素-a的反演影响较小,而无机悬浮颗粒物是沿岸水体最大的误差来源,使得三亚湾研究区叶绿素-a反演误差超过30%以上。对三亚湾的研究,揭示了无机悬浮颗粒物可能是沿岸水体最大的误差来源,为沿岸水体叶绿素反演算法选择提供参考。相比于中空间分辨率的传统水色卫星,在近岸光学浅水区、河口和小型湖泊水色参数遥感反演应用具有高空间分辨率的优势,对于无机悬浮颗粒物主导光学性质的水域叶绿素-a反演具有应用价值。
徐言[4]（2021）在《北京市气溶胶物理光学特征及潜在来源分析》文中认为本文首先介绍了大气污染的背景以及气溶胶研究的意义,概述了卫星遥感气溶胶的发展历程,利用卫星遥感宏观观测分析我国气溶胶十年间的主要分布位置,以此确定研究区为北京市;其次在前人研究基础上结合地基数据,根据季节详细分析北京地区各物理、光学参数变化规律以及相互之间的关系,并在此基础上总结归纳了北京地区十年间的气溶胶类别以及辐射效应变化;最后结合气象资料利用HYSPLIT模型,采用后向轨迹模式聚类、潜在源分析等方法,按季节分析大气污染变化过程,分别就六大污染物(PM2.5、PM10、SO2、NO2、O3及CO)的浓度变化规律模拟潜在污染源,为北京地区的大气颗粒物污染的防治工作提供数据支持。研究结果表明:2005-2015年间北京地区AOD平均值2006年最高为0.97,2009年最低为0.70,十年间总的变化呈缓慢下降趋势。地表辐射强迫年平均为-84.3±11.52 w/m2,大气气溶胶年平均辐射强迫值为50.96±10.02 w/m2,大气层顶部辐射强迫年平均为-33.34±3.65 w/m2。十年间北京地区主要为粗模态与细模态混合存在,主要为强吸收性和中吸收性细模态大气颗粒物,几乎不存在非吸收性粗模态大气颗粒物,吸收与非吸收的混合型大气颗粒物中非吸收性粗细大小混合颗粒物同样较少。大气颗粒物以前向散射为主,散射相函数季节变化不明显。四季变化中,春季粗、细模态气溶胶粒子散射吸收的变化最多,其中吸收性混合型以及粗模态颗粒物占40%。夏季主要是非吸收性细粒子和弱吸收性细粒子气溶胶为主,四季当中强散射型细粒子含量为季节最高,受高温高湿影响O3含量明显增多。秋季的混合型气溶胶粒子少于春季,冬季由于城市供暖燃烧吸收型颗粒物增多,几乎不存在非吸收性气溶胶颗粒物。西北远距离输送一直贯穿四季,除夏季对北京地区影响较弱以外,其他季节的远距离输送基本均来自西北方向。本地源以及近距离输送在夏季和秋季占比较大。秋季和冬季西北远距离输送为主要风向,秋季轨迹污染物浓度最高。其中北京地区六项污染物PM2.5年平均值为80μg∕m3;PM10年平均值117μg∕m3。SO2年平均15μg∕m3;NO2年平均值54μg∕m3;O3年平均值为59μg∕m3;CO年平均1.2μg∕m3。一天当中SO2和O3约在中午或下午达到峰值,除SO2和O3之外其他污染物日变化规律均是从下午15点之后直至夜间浓度逐渐升高到峰值。全年SO2、CO几乎均未超过国家二级标准限值,全年浓度月变化规律均为夏季低冬季高。春季PM10主要来自于外蒙古国,PM2.5主要来自于石家庄南部近距离输送,而NO2和O3的污染输送也主要来自于石家庄南部。夏季同样受石家庄南部区域近距离污染较多,远距离输送占比最少。PM10污染轨迹条数仅有PM2.5的一半。秋季虽然由京津翼南部近距离污染的轨迹最多,多为清洁轨迹,但来自这个方向的污染轨迹浓度较高,且主要NO2污染来自这个方向。秋季易受蒙古国东部大气颗粒物影响,这个方向传输的PM10约占PM2.5的一半,O3主要来自这个方向。冬季轨迹主要来自西部以及西北方向的远距离输送,这个方向的污染物主要为PM2.5,且浓度较高,其次PM10,冬季NO2远距离输送显着。近距离输送轨迹仅占22.78%,并且多为清洁轨迹。WPSCF与WCWT分析在聚类分析的基础上能够更直观的表现对北京贡献较大的污染源区,通过对比分析发现两种模型结果能够互相验证。综合以上分析,本文研究认为在污染产生过程中,周边城市的工业排放以及车辆、供暖燃烧都起到了很明显的作用,人为活动污染控制不可忽视,因此,关注周边城市工业发展所带来的污染物,加强控制人为排放,并且关注西北方向远距离污染物输送,特别是在春季和冬季,这对后续能够针对性的进行污染防控以及制定相应的大气治理措施具有重要意义。
贾立松[5]（2021）在《基于激光雷达的斜程能见度反演方法与实验研究》文中研究表明大气能见度是仪器科学研究的重要参量,是研究大气污染的重要因子,反映了大气层的稳定程度,尤其是斜程能见度在航空运输中具有十分重要的地位,它的精确测量对飞机的安全起降有着重要意义。目前激光雷达斜程能见度探测技术主要是基于Koschmieder定律估算斜程能见度,忽略了大气散射辐射亮度的影响。本文从斜程能见度的基本测量原理出发,结合激光雷达的大气探测优势,开展一种新型的激光雷达斜程能见度反演方法和实验研究。具体工作如下:首先,从目标物和背景的视亮度对比度定义出发,对水平能见度和斜程能见度的测量原理进行了阐述。针对目前激光雷达斜程能见度反演算法的不足,提出了考虑大气散射辐射亮度校正的斜程能见度反演方法,详细说明了新型反演方法的设计思路和实现过程。利用激光雷达探测技术实现从大气气溶胶光学参量、微物理参量和散射特性参量的探测和反演,并结合激光雷达和SBDART模式获得实际太阳直接辐射和大气散射辐射亮度的结果,进而获得考虑大气散射辐射亮度校正的目标物和背景的视亮度对比度分布,实现对斜程能见度的反演。着重开展了大气散射辐射亮度对斜程能见度影响的理论仿真与分析,利用SBDART模式仿真获得了不同气溶胶模型和不同天气条件下的大气散射辐射亮度分布,从目标物和背景的视亮度对比度曲线讨论了斜程能见度的结果。结果表明,不同气溶胶模型因具有不同的散射特性决定了不同的大气散射辐射亮度分布趋势,有云天气条件下云层的散射特性对大气散射辐射亮度也产生较大影响,在不同观测方向上不同的目标物和背景视亮度对比度分布决定了不同的斜程能见度结果。仿真结果充分表明了大气散射辐射亮度分布对白天斜程能见度测量的重要影响,是不可忽略的。进而,针对目标物和背景的固有对比,探究了目标物和背景的反射率对斜程能见度的影响,并构建了一套由光谱光度计和标准反射板构成的反射率测量系统,分别对跑道、草地、沙子、泥土等下垫面的反射率进行了测量,得到不同下垫面的反射率和反射率光谱特性曲线,对测量结果和误差进行了初步分析,为后续斜程能见度的反演提供数据支撑。最后,开展了基于激光雷达的斜程能见度探测实验和结果分析。利用西安理工大学激光雷达遥感研究中心的一套双波长拉曼-米散射激光雷达系统,进行了不同天气条件下的激光雷达垂直探测实验和斜程扫描探测实验,反演获得实际大气的气溶胶参数列表,结合SBDART模式计算得到了实际大气的直接辐射和散射辐射亮度分布,得到了以操场跑道和草地作为目标物和背景的视亮度对比度曲线,获得了斜程能见度的测量结果和扫描剖面分布。在观测天顶角范围为50°-70°时,在典型的全天空有云条件下斜程能见度由5.60 km逐渐升高为10.20 km,晴天条件下斜程能见度由16.65 km逐渐下降为13.50 km,雾霾天气条件下斜程能见度由10.34 km下降至5.68 km。在观测天顶角60°,方位角270°时,对应三种典型天气下的斜程能见度分别为6.90 km,15.48 km和8.74 km。实验结果表明了在不同天气条件下不同观测方向上均获得了不同的斜程能见度测量结果。
韩安丽[6]（2021）在《火星复杂沙尘环境中偏振光传输特性研究》文中提出近年来,火星探测成为各国深空探测最热门的研究课题之一,而火星沙尘环境成为影响火星光学探测的主要因素。本文主要研究火星复杂大气环境中沙尘对偏振光传输特性的影响,为未来改善火星光学探测和无线激光通信系统的性能提供理论支撑。本文主要分四部分:第一部分重点分析火星沙尘环境的物理特性,包括复折射率、大气密度、粒径分布等,并将其与地球环境进行对比,说明火星环境易发生沙尘暴的原因以及火星沙尘暴的独特性,它是研究激光在火星沙尘暴环境中传输特性的基础。第二部分研究单个非球形火星沙尘粒子的光谱散射特性,包括单次散射反照率、散射相函数等光学特性参数;而第三和第四部分以多次散射为主,基于服从对数正态分布的火星沙尘粒子,研究非偏振光和偏振光的传输特性。具体计算得出的结论主要有以下几点:（1）非球形与球形火星沙尘粒子的消光效率因子和散射效率因子存在较大差异,二者之间的差值最大达到了 2.77635和2.76728,而切比雪夫粒子（n=2）的散射特性与球形粒子的最接近。除此之外,非球形火星沙尘粒子的透射率和衰减效率（随波长、粒子数浓度和高度）的变化趋势与球形的基本一致,并且其尺寸的比值越接近于1时,与球形粒子越相似。（2）利用Monte Carlo分层方法,将火星复杂大气进行分层计算,并与不分层计算的结果进行对比。分层与不分层计算出的结果差异性很大,整体而言,不分层计算出的透射率都比分层计算出的透射率大,这是因为不分层的时候,没有考虑粒子数浓度随高度的变化,而且忽略了每一层的边界状况,所以不分层时计算的透射率更大,但是这个结果相比分层也是不精确的。除此之外,可以看出在所选的这几种波长下,7.46μm对应的透射率是最大的,说明该波长是最适合火星环境下激光通信的。（3）利用Monte Carlo模拟方法,研究偏振光在火星复杂大气环境中的传输特性。粒子数浓度越大或传输距离越远时其退偏越明显。以0.55μm的波长为例,计算得到:有效粒径越小,退偏越严重,风速15.3m/s和1.7m/s对应的退偏度相差将近两个数量级。另外,由于波长7.46μm时激光的散射系数和吸收系数都较小,所以它在火星沙尘中传输时偏振保持性更好。而波长0.66μm激光的吸收系数最小,因此在火星沙尘中传输时垂直方向和水平方向的强度衰减最慢。最后,将火星大气层在垂直方向上进行分层并计算了水平偏振光在垂直方向上传输时的偏振特性。
庞景哲[7]（2021）在《偏振分光高光谱分辨率激光雷达全天时大气温度探测方法研究》文中研究说明大气温度是描述大气状态变化的基本物理量之一,它对于观察全球气候变暖、城市热岛现象和颗粒物吸湿增长特性等都有着重要参考意义。作为一种主动遥感探测方式,高光谱分辨率激光雷达具有时空分辨率高和易实现全天时观测的特点,因此被认为是精确连续探测大气参量的重要手段,它可为大气温度的连续观测、云的形成和降水、大气污染物的扩散机理及其他边界层大气现象研究提供有力的参考。本文针对高光谱分辨率激光雷达探测大气温度的方法展开研究。为了利用低脉冲能量和小口径望远镜实现全天时高信噪比的大气温度探测,论文提出了一种高光谱分辨率激光雷达偏振分光系统。高光谱分辨率激光雷达偏振分光系统使用三个法布里-珀罗标准具作为滤波器,通过探测透射过滤波器的信号强度变化量来反演大气温度。与传统高光谱分辨率激光雷达分光系统将回波信号的强度分割后进入不同滤波器通道的方法相比,该系统通过结合运用光的偏振特性与法布里-珀罗标准具的透射和反射光谱实现充分利用回波信号强度,即回波信号在入射到各滤波器通道时光强度未损失。通过使用偏振光学器件抑制太阳背景光和Mie散射信号提升了高光谱分辨率激光雷达的信噪比和全天时探测能力,利用Stokes矢量和Mueller矩阵计算分析了高光谱分辨率激光雷达偏振分光系统的探测性能,然后分析了滤波器的频谱位置对系统探测性能的影响,搭建了高光谱分辨率激光雷达偏振分光系统,对分光系统的入射角、发散角和滤波器带宽进行调节优化,最后标定了三个法布里-珀罗标准具透射光谱中心频率的偏移量。通过信噪比仿真计算评估了偏振分光系统探测性能。在相同的系统参数条件下与传统高光谱分辨率激光雷达系统进行了对比,仿真结果表明,系统在白天的有效探测高度为3km（SNR=100）,探测高度提升2.5倍;在夜间的有效探测高度为4.5km（SNR=100）,探测高度提升2倍。最后,对西安局部地区的大气温度开展了观测试验,利用50mJ激光能量和250mm的望远镜实现了在白天和夜间的有效探测高度分别为2.5km和4km的大气温度廓线探测。结果表明,高光谱分辨率激光雷达偏振分光系统探测结果与无线电探空仪的数据显示出了良好的一致性。最终,偏振分光高光谱分辨率激光雷达利用低脉冲能量和小口径望远镜实现了全天时高信噪比的大气温度探测。
徐梓铨[8]（2021）在《基于相变材料复合光子结构的热辐射调控》文中提出热辐射是一种广泛存在的物理现象,是一个因“热”而生“光”的过程。其中,红外波段的热辐射广泛存在于自然环境中,在辐射热管理、热成像、遥感探测等领域有着重要作用。近十年来,随着微纳光子学领域研究不断深入以及微纳加工手段的快速发展,从光学薄膜、光栅结构到光子晶体与超表面,各种新颖的光学结构被应用到基于微纳光子学的热辐射器件设计当中。目前的热辐射调控器件多属于静态调控,即通过微纳光子学结构的设计来调控器件的热辐射特性,在结构加工完成后即具有确定的热辐射特性而不再改变。作为引入动态调控功能的手段,相变材料以其在外部激励下发生相态转变后带来的巨大的电学以及光学特性的变化,被广泛应用于动态可重构的电子与光子器件中。但是,由于相变材料光学参数变化完全依赖材料自身属性,其在变化幅度、变化趋势等方面通常不能直接满足热辐射调控目标要求。因此,必须通过恰当的微纳光子学结构设计来充分利用相变材料在相态转变过程中的光学参数变化,拓展热辐射调控器件的光谱调控范围。为了拓展热辐射调控器件在红外信息相关场景的应用,针对热辐射的空间特性进行调控也成为迫切需求。基于上述要求,本文依托易失性的VO2和非易失性的Ge2Sb2Te5（GST）两种相变材料,从辐射光谱的动态可重构调控以及空间分布特性调控两方面入手,设计制备了具有相应功能的热辐射器件,并从理论与实验角度进行了分析论证。在基于易失性的相变材料VO2的热辐射动态调控方面,本文提出了 一种辐射率动态可调兼具空间调控能力的器件。通过将VO2与平面光学谐振腔集成,增强了 VO2相变导致的光学特性改变对于器件吸收与辐射特性的影响,在8-14μm大气透射窗口波段实现了平均辐射率0.19到0.91的动态切换;利用VO2相变过程的迟滞效应,展示了利用热学与光学手段实现光谱辐射率切换,并实现至少9级光谱辐射率中间状态的取得与保持;通过引入激光直写的手段,展示了基于VO2的热辐射动态调控器件在热辐射空间调控场景下,应用于红外目标仿真等场合的巨大潜力。在基于非易失性的相变材料GST的热辐射动态调控方面,本文提出了一种辐射率大范围动态可调、具备热辐射空间调控能力以及可见外观-红外热辐射特性协同可调控的器件。通过将相变材料GST引入光学谐振腔,仅25 nm厚的GST的相态切换带来的光学参数变化得到充分利用,最终实现了在8-14 μm大气透射窗口波段光谱辐射率峰值在0.10到0.70之间的切换;利用激光直写相变超表面的方式,实现了光谱辐射率至少8级的多级控制;利用聚焦纳秒脉冲激光局域加热方式,在辐射器表面实现了亚微米级凸起结构的可控制备,在不影响红外热辐射特性的前提下对热辐射器件的可见光外观进行了有效控制,并展示了该器件作为可见-红外双波段防伪标签的应用。本文通过设计制备结合相变材料与光子结构的热辐射调控器件,并引入激光直写方式实现相变材料相态切换,研究了相变材料的相态切换过程对于光学谐振的影响与调控,实现了易失性与非易失性的热辐射空间特性的调控,而且通过激光脉冲对表面形貌与相变状态的协同调控实现了可见-红外波段散射-辐射特性的独立控制。上述成果加深了对于复合相变材料的光子结构在微纳光子学等领域认知,在热辐射与能源、信息、安全等相关场景下展现广阔的应用前景。
魏亚飞[9]（2021）在《基于逐次散射法的复杂云层中激光传输和散射研究》文中认为云是由水滴、冰晶粒子或两者混合形成,常年覆盖在地球表面,对光具有极大的散射和吸收作用。研究云中激光的传输和散射特性将对我国航空航天、国防、气象等工程应用具有重要的意义,将对激光通信、激光雷达探测、气象探测等提供理论支持。本文主要基于逐次散射法研究了激光穿过冰云和水云的传输和散射特性,主要工作有:1.由辐射传输方程推导出了激光在冰云中的逐次散射公式,建立了激光穿过均匀平面平行卷云的传输模型,模拟了不同环境中飞机分别在云上、云中和云下时激光穿过卷云的直接传输和一阶散射功率,并讨论了卷云的冰水含量、冰晶粒子的有效半径和形状对结果的影响。在考虑地球曲率时,建立了球形边界的云层模型,分析了激光的传输和散射特性。最后讨论了平面平行和球形边界云层在垂直方向非均匀分布时激光的直接传输和一阶散射。2.根据对云层垂直结构的统计研究,建立了双层云和三层云模型。根据大气中云粒子在不同高度时的相态分布,定义双层云模型中最上层为冰云,最下层为水云;三层云模型中最上层和中间层为冰云,最下层为水云。分别在双层云和三层云模型中计算了飞机在不同高度时激光的直接传输和一阶散射功率随目标高度的变化。3.建立了卷云背景下激光雷达的探测模型:激光第一次穿过卷云后被角反射器反射,被反射的激光第二次穿过卷云后被雷达接收。推导了考虑云层散射时的雷达方程,接着计算了角反射目标的LRCS,最后研究了激光穿过平面平行和球形边界卷云时,目标与飞机不同水平距离以及不同飞机高度对激光回波功率的影响。结果表明:云层、飞机和目标的相对位置是影响激光传输和散射的最大因素。冰晶粒子有效半径越小、冰水含量越高,激光的衰减和散射越大;不同形状冰晶粒子,直接传输相同,平板的一阶散射最大。球形边界的云层模型中,目标在云底和云顶附近时一阶散射产生突变,并且地心角越大突变越明显。卷云的垂直非均匀性对激光的影响比几何形状的更小。对于多层云模型,可以看成是更简单的云层模型的组合,但是由于水云的液水含量高、平均有效半径小,会对激光产生巨大的衰减,因此直接传输和一阶散射都很小。在激光雷达探测模型中,回波功率随飞机和目标之间的水平距离和地心角的增大而减小。
李耀飞[10]（2021）在《应用于VOCs探测的中红外差分吸收激光雷达系统设计及探测性能仿真》文中提出VOCs是大气污染成因的关键因素,已成为我国当前大气二次污染能否得到有效治理的关键。开展VOCs空间立体探测技术研究,为分析大气污染成因和时空演化提供技术支撑,为我国大气污染治理提供技术保证,具有重要的科学意义和社会价值。为此,本论文开展了应用于VOCs浓度探测的中红外差分吸收激光雷达技术研究。以甲醛气体为研究对象设计了探测系统,重点研究了探测波长、发射及接收光路等关键技术,并对系统的探测性能和误差进行了研究,论文的主要工作有:（1）分析了大气与激光相互作用的机理,研究了气体分子吸收谱线的展宽特性,基于差分吸收激光雷达探测理论,推导了气体浓度反演公式,并分析了影响反演精度的因素,对系统探测时可能存在的误差来源进行了分析,讨论了用于减小误差的方法。（2）对中红外差分吸收激光雷达进行了系统设计。根据差分吸收激光雷达系统探测波长选择的原则,选择系统的λan和λoff探测波长分别为2778.48cm-1和2777.82cm-1,其对应的两种干扰气体引起的相对误差均小于0.6%;选择偶次非球面双镜准直系统和离轴两反式扩束系统,对出射光路进行了研究和计算,总体光学传输效率约为53.4%;选择折反射式望远镜结构作为本文的接收望远镜,对其光路进行了研究和计算,仅考虑中心遮光的条件下其接收效率为77.6%;选择了窄带滤光片,保证其峰值透过率>90%;选择VIGO-PVI-4TE-4型探测器为系统光电探测器件,采用PicoScope 4824为本系统的数据采集单元,完成了系统整体设计。（3）对应用于中红外探测的差分吸收激光雷达方程进行了消光系数和后向散射系数的修正;优化了系统参数,研究了回波信号功率和信噪比。结果表明,1500m以内系统的信噪比均大于10,在考虑了探测器最小探测功率的条件下,其理想探测距离为904.5m;对影响系统探测距离的出射激光能量、目标气体浓度以及光学接收面积等因素进行了研究,结果表明,该系统能够实现450～1500m范围内,浓度为0.17～2.02ppm甲醛气体的探测;对影响系统探测极限的干扰气体浓度和待测气体分子吸收截面对探测极限的影响进行了研究,结果表明,干扰气体水汽浓度为10.17%时误差最小约为0.85%,甲烷浓度与系统的误差成正相关,当甲烷浓度小于标准浓度的0.467时,模拟探测误差小于1%。研究了分子吸收截面对模拟探测误差的影响,随着温度的升高,分子的差分吸收截面不断增大,引起的模拟反演误差逐渐减小,表明系统更适合于温度较高的夏季测量。本论文开展的中红外VOCs气体浓度探测差分吸收激光雷达系统设计及探测性能研究,为中红外VOCs气体浓度探测差分吸收激光雷达系统研制和化工重污染区域VOCs气体无组织排放的监测奠定了技术基础,对我国的大气污染治理具有积极的意义。
二、大气光谱辐射传输与散射特性及应用（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、大气光谱辐射传输与散射特性及应用（论文提纲范文）
（2）基于三维辐射传输模型的植被反射率模拟及其生物光学参数反演（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题目的及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 植被冠层反射率模拟研究 |
| 1.2.2 叶片光谱特性反演研究 |
| 1.2.3 叶面积指数反演研究 |
| 1.2.4 存在的问题 |
| 1.3 研究内容及技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 技术路线与论文结构 |
| 第2章 植被冠层辐射传输模型基础 |
| 2.1 辐射度模型(RGM) |
| 2.1.1 RGM场景建立 |
| 2.1.2 RGM辐射传输模拟 |
| 2.2 离散各向异性辐射传输模型(DART) |
| 2.2.1 DART场景建立 |
| 2.2.2 DART辐射传输模拟 |
| 小结 |
| 第3章 植被冠层反射率模拟 |
| 3.1 真实结构玉米场景反射率连续时相模拟分析 |
| 3.1.1 三维玉米场景建模 |
| 3.1.2 玉米冠层反射率多时相模拟分析 |
| 3.2 树木冠层像元尺度反射率模拟 |
| 3.2.1 真实结构单木冠层反射率模拟 |
| 3.2.2 简化结构林木冠层反射率模拟 |
| 小结 |
| 第4章 城区亚像元尺度植被叶片光学参数反演 |
| 4.1 基于模拟影像的植被叶片光谱参数反演 |
| 4.1.1 无噪声理想实验反演叶片光谱特性 |
| 4.1.2 人为附加噪声实验反演叶片光谱特性 |
| 4.2 基于卫星影像的植被叶片光谱参数反演 |
| 4.2.1 研究区概况及Planet Scope数据预处理 |
| 4.2.2 多光谱影像植被叶片光学特性提取 |
| 小结 |
| 第5章 土壤噪声干扰下的植被叶面积指数反演 |
| 5.1 植被指数分析 |
| 5.1.1 光谱响应函数对植被指数影响 |
| 5.1.2 大气效应对植被指数影响 |
| 5.1.3 植被指数抗土壤噪声评价 |
| 5.2 叶面积指数反演 |
| 5.2.1 无噪声干扰叶面积指数反演评价 |
| 5.2.2 随机噪声干扰叶面积指数反演评价 |
| 5.2.3 植被指数的过饱和效应研究 |
| 小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 主要工作与结论 |
| 6.2 论文创新点 |
| 6.3 不足与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及科研成果 |
| 致谢 |
（3）水体二向性反射分布函数模拟与宽波段遥感叶绿素-a反演（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景及科学意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 水色遥感卫星发展现状 |
| 1.2.2 叶绿素遥感反演算法研究现状 |
| 1.2.3 水体BRDF模型 |
| 1.2.4 存在的问题 |
| 1.3 研究内容及技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 技术路线与论文结构 |
| 第2章 研究区概况及数据 |
| 2.1 研究区概况 |
| 2.1.1 美国塔霍湖 |
| 2.1.2 渤海海域 |
| 2.1.3 三亚湾海域 |
| 2.1.4 内陆湖泊 |
| 2.2 数据分析 |
| 2.2.1 CAR数据 |
| 2.2.2 MODIS数据 |
| 2.2.3 SPOT6 数据 |
| 2.2.4 光谱数据分析 |
| 2.2.5 水体吸收光谱分析 |
| 2.2.6 水体成分参数 |
| 2.2.7 气象数据 |
| 第3章 水体遥感反射率模型的建立 |
| 3.1 辐射传输原理 |
| 3.2 大气校正模型 |
| 3.2.1 大气辐射传输模型的建立 |
| 3.2.2 近红外黑暗像元迭代法 |
| 3.3 表面反射模型的建立 |
| 3.3.1 粗糙海面菲尼尔反射模型 |
| 3.3.2 白帽反射率统计模型 |
| 3.4 底部反射模型的建立 |
| 3.5 水体BRDF模型的建立 |
| 3.5.1 Morel水体BRDF模型 |
| 3.5.2 Lee水体BRDF模型 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 体散射BRDF模拟验证 |
| 4.1 耀斑反射模拟验证 |
| 4.2 体散射BRDF模拟 |
| 4.3 模拟结果验证 |
| 4.3.1 CAR数据处理与分析 |
| 4.3.2 CAR多角度观测数据 |
| 4.4 不同成分的水体BRDF模拟 |
| 4.5 MODIS数据BRDF校正 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 宽波段遥感叶绿素-a反演机理 |
| 5.1 叶绿素-a反演算法原理 |
| 5.1.1 经验/半经验算法 |
| 5.1.2 QAA算法 |
| 5.2 基于实测光谱的叶绿素-a模型的建立 |
| 5.2.1 不同类型水体反射率和叶绿素-a相关性研究 |
| 5.2.2 叶绿素-a反演最佳波段选择 |
| 5.3 改进的宽波段半经验叶绿素-a反演模型的建立 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 基于SPOT6 数据的模型应用 |
| 6.1 大气校正 |
| 6.2 边界条件影响去除 |
| 6.2.1 耀斑去除 |
| 6.2.2 底部反射对离水反射率的影响 |
| 6.3 边界条件对叶绿素-a反演的影响 |
| 6.4 模型的统计分析 |
| 6.5 反演结果分析 |
| 6.6 三亚湾叶绿素-a分布 |
| 6.7 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 本文的创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 作者简介及科研成果 |
| 致谢 |
（4）北京市气溶胶物理光学特征及潜在来源分析（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 研究背景 |
| 1.1.2 研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 国内研究现状 |
| 1.2.2 国外研究现状 |
| 1.3 研究内容、技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 第二章 地基及卫星气溶胶遥感研究基础 |
| 2.1 气溶胶定义 |
| 2.1.1 气溶胶的类别及来源 |
| 2.1.2 辐射效应 |
| 2.2 AERONET地基遥感 |
| 2.2.1 全自动太阳光度计(CE-318)介绍 |
| 2.2.2 地基大气溶胶光学厚度的计算方法 |
| 2.3 卫星遥感气溶胶概况 |
| 2.3.1 气溶胶遥感技术发展 |
| 2.3.2 气溶胶遥感反演原理 |
| 2.3.3 气溶胶研究难点 |
| 2.4 卫星遥感宏观观测我国气溶胶十年间分布变化 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 北京地区气溶胶物理特性和光学特性分析 |
| 3.1 北京地区十年间气溶胶物理特性分析 |
| 3.1.1 气溶胶光学厚度 |
| 3.1.2 Angstrom参数 |
| 3.1.3 气溶胶谱分布 |
| 3.1.4 物理特性年变化分析 |
| 3.2 北京地区十年间气溶胶光学特性分析 |
| 3.2.1 细颗粒比例 |
| 3.2.2 单次散射反照率 |
| 3.2.3 复折射指数 |
| 3.2.4 不对称因子 |
| 3.2.5 散射相函数 |
| 3.3 北京地区十年间气溶胶类别分析 |
| 3.4 北京地区十年间直接辐射强迫分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 北京地区污染特征及潜在源模拟分析 |
| 4.1 HYSPLIT模式 |
| 4.1.1 理论基础 |
| 4.1.2 轨迹聚类及六大污染物变化特征 |
| 4.1.3 污染输送潜在源模拟分析 |
| 4.2 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 问题与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及科研成果 |
| 致谢 |
（5）基于激光雷达的斜程能见度反演方法与实验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.3 论文主要工作 |
| 2 激光雷达结合SBDART模式的斜程能见度反演方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 斜程能见度的基本测量理论 |
| 2.2.1 能见度定义 |
| 2.2.2 固有对比与对比度传输系数 |
| 2.2.3 水平能见度测量理论 |
| 2.2.4 斜程能见度测量理论 |
| 2.3 激光雷达结合SBDART模式的斜程能见度反演方法 |
| 2.3.1 目前斜程能见度的反演方法 |
| 2.3.2 考虑大气散射辐射亮度校正的斜程能见度反演思路 |
| 2.3.3 考虑斜程路径散射辐射亮度校正的斜程能见度反演算法 |
| 2.4 激光雷达结合SBDART模式的斜程能见度反演方法的实现过程 |
| 2.4.1 激光雷达大气气溶胶光学参量的反演算法 |
| 2.4.2 激光雷达大气气溶胶微物理和散射特性参量的反演算法 |
| 2.4.3 基于SBDART模式的辐射传输方程的求解算法 |
| 2.4.4 目标物和背景的视亮度对比度的求解算法 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 大气散射辐射亮度对斜程能见度影响的仿真与分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 城市气溶胶模型下目标物和背景视亮度对比度仿真与分析 |
| 3.3 晴天天气条件下目标物和背景的视亮度对比度仿真与分析 |
| 3.4 有云天气条件下目标物和背景的视亮度对比度仿真与分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 目标物和背景固有对比的分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 固有对比与反射率 |
| 4.3 反射率对斜程能见度的影响与分析 |
| 4.4 反射率测量原理与测量系统 |
| 4.4.1 反射率测量原理 |
| 4.4.2 反射率测量系统 |
| 4.5 反射率和反射率光谱曲线的测量与分析 |
| 4.5.1 反射率测量与分析 |
| 4.5.2 反射率光谱曲线与分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 基于激光雷达的斜程能见度探测与结果分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 激光雷达探测系统与探测性能 |
| 5.3 有云天气条件下的斜程能见度探测与结果分析 |
| 5.4 晴天天气条件下的斜程能见度探测与结果分析 |
| 5.5 雾霾天气条件下的斜程能见度探测与结果分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间主要研究成果 |
（6）火星复杂沙尘环境中偏振光传输特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究进展与现状 |
| 1.2.1 火星探测进展 |
| 1.2.2 火星沙尘中激光传输特性研究进展 |
| 1.2.3 偏振光传输特性研究现状 |
| 1.3 论文主要研究内容和结构安排 |
| 2 火星大气环境 |
| 2.1 火星地表简介 |
| 2.2 火星大气简介 |
| 2.3 火星沙尘暴 |
| 2.3.1 火星沙尘暴简介 |
| 2.3.2 火星沙尘粒子浓度 |
| 2.3.3 火星沙尘粒子与地球沙尘粒子的异同 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 火星沙尘粒子光谱散射特性 |
| 3.1 Mie散射理论 |
| 3.2 T-matrix方法 |
| 3.3 火星沙尘粒子单次散射特性 |
| 3.3.1 非球形火星沙尘粒子的消光、散射效率因子 |
| 3.3.2 典型波长下火星沙尘粒子的光学特性 |
| 3.3.3 火星沙尘粒子的散射相函数 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 火星复杂大气环境中的非偏振光传输特性仿真 |
| 4.1 Monte Carlo方法 |
| 4.1.1 直接模拟法 |
| 4.1.2 统计估计法 |
| 4.1.3 仿真计算流程 |
| 4.2 基于分层Monte Carlo方法的火星复杂大气激光传输特性 |
| 4.2.1 火星大气层的垂直结构 |
| 4.2.2 火星大气垂直方向的衰减特性 |
| 4.3 激光在火星沙尘环境中的传输衰减和透射率 |
| 4.3.1 不同浓度下球形火星沙尘粒子的传输衰减和透射率 |
| 4.3.2 非球形火星沙尘粒子的传输衰减和透射率 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 火星沙尘环境中的偏振光传输特性仿真 |
| 5.1 偏振光的数值模拟方法 |
| 5.1.1 偏振光及其偏振态 |
| 5.1.2 偏振光传输的模拟 |
| 5.2 火星沙尘中水平偏振光的传输特性 |
| 5.2.1 不同风速下沙尘中的偏振光传输特性 |
| 5.2.2 不同高度下沙尘中的偏振光传输特性 |
| 5.3 不同偏振光在火星沙尘环境中的传输特性 |
| 5.4 火星大气垂直方向上的偏振光传输特性 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 本文总结 |
| 6.2 存在问题及展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间主要研究成果 |
（7）偏振分光高光谱分辨率激光雷达全天时大气温度探测方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.3 论文主要工作 |
| 2 理论依据 |
| 2.1 大气散射效应 |
| 2.1.1 Rayleigh散射 |
| 2.1.2 Mie散射 |
| 2.1.3 Rayleigh和 Mie散射特性分析 |
| 2.2 HSRL测温理论基础 |
| 2.2.1 激光雷达方程 |
| 2.2.2 Mie散射校正 |
| 2.3 FPE的多光束干涉 |
| 2.4 偏振光和矩阵光学理论 |
| 2.4.1 偏振光的Stokes矢量 |
| 2.4.2 光学元件的Mueller矩阵 |
| 2.4.3 大气对偏振辐射的散射特性 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 HSRL系统设计与分析 |
| 3.1 偏振分光系统设计 |
| 3.2 Mueller矩阵分析 |
| 3.3 频谱图设计与分析 |
| 3.4 信噪比仿真 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 HSRL系统搭建与实验探测 |
| 4.1 偏振分光系统搭建 |
| 4.1.1 光路准直调节 |
| 4.1.2 FPE频率偏移位置标定 |
| 4.1.3 发散角调节 |
| 4.2 大气温度探测实验 |
| 4.2.1 偏振分光系统常数标定 |
| 4.2.2 利用退偏振滤除Mie散射信号 |
| 4.2.3 大气温度探测 |
| 4.3 误差分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间主要研究成果 |
（8）基于相变材料复合光子结构的热辐射调控（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 缩写列表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 本课题研究背景与意义 |
| 1.2 热辐射调控研究现状 |
| 1.2.1 基于微纳光子结构热辐射调控研究现状 |
| 1.2.2 动态热辐射调控研究现状 |
| 1.2.3 空间热辐射调控研究现状 |
| 1.2.4 动态空间协同热辐射调控研究现状 |
| 1.3 相变材料相态调控研究现状 |
| 1.3.1 电激励相态调控研究现状 |
| 1.3.2 光激励相态调控研究现状 |
| 1.4 本论文研究目的 |
| 1.5 本论文研究内容与创新点 |
| 2 热辐射调控研究方法 |
| 2.1 热辐射理论基础 |
| 2.2 热辐射调控研究计算方法 |
| 2.2.1 传输矩阵法(TMM) |
| 2.2.2 时域有限差分法(FDTD) |
| 2.2.3 有限元法(FEM) |
| 2.3 热辐射调控器件加工与表征 |
| 2.3.1 加工制备 |
| 2.3.2 形貌表征 |
| 2.3.3 吸收与辐射表征 |
| 2.4 用于热辐射空间调控的激光直写装置 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 基于相变材料VO_2热辐射调控 |
| 3.1 相变材料VO_2光学特性 |
| 3.2 基于相变材料VO_2热辐射器结构与加工 |
| 3.3 基于相变材料VO_2热辐射器红外特性 |
| 3.3.1 吸收与辐射特性 |
| 3.3.2 热辐射多级调控 |
| 3.3.3 热辐射空间调控 |
| 3.3.4 热辐射持久性测试 |
| 3.4 基于相变材料VO_2热辐射器物理机制研究 |
| 3.5 基于相变材料VO_2热辐射器红外目标仿真应用 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 基于相变材料GST热辐射调控 |
| 4.1 相变材料GST光学特性 |
| 4.2 基于相变材料GST热辐射器结构与加工 |
| 4.3 基于相变材料GST热辐射器光学特性 |
| 4.3.1 吸收与辐射特性 |
| 4.3.2 可重构热辐射调控 |
| 4.3.3 可见光散射特性调控 |
| 4.3.4 热辐射与可见光散射协同调控 |
| 4.4 基于相变材料GST热辐射器物理机制研究 |
| 4.5 基于相变材料GST热辐射器可见/红外双波段防伪应用 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 攻读博士期间所取得的科研成果 |
（9）基于逐次散射法的复杂云层中激光传输和散射研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内外发展现状 |
| 1.2.1 冰云和冰云粒子及其散射特性研究进展 |
| 1.2.2 云层结构研究进展 |
| 1.2.3 云层的辐射传输研究进展 |
| 1.3 本文结构 |
| 2 冰云、冰晶粒子及其散射特性 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 冰云的时空分布 |
| 2.3 冰晶粒子的形成及生长 |
| 2.4 云中冰晶粒子形状和尺寸 |
| 2.5 冰水含量和冰晶粒子尺寸的对应关系 |
| 2.6 冰云的散射特性 |
| 2.6.1 单个冰晶粒子的散射特性 |
| 2.6.2 平均散射特性 |
| 2.7 本章小结 |
| 3 平面平行和球形边界卷云的传输和散射特性 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 激光的辐射传输方程及其解法 |
| 3.2.1 辐射传输方程 |
| 3.2.2 辐射传输的近似处理 |
| 3.2.3 辐射传输方程的数值解法 |
| 3.2.4 基于逐次散射法的探测模型 |
| 3.3 复杂大气背景的物理特性 |
| 3.3.1 大气分子 |
| 3.3.2 气溶胶 |
| 3.4 均匀平面平行卷云的传输和散射特性 |
| 3.4.1 基于逐次散射法的激光传输模型 |
| 3.4.2 模型计算 |
| 3.4.3 卷云厚度对直接传输和散射的影响 |
| 3.5 均匀球形边界卷云的传输和散射特性 |
| 3.6 两种边界的非均匀卷云传输和散射特性 |
| 3.7 本章小结 |
| 4 多层云的激光传输和散射特性 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 大气中云层的垂直分布 |
| 4.3 双层云(水云和冰云)的情形 |
| 4.4 三层云的情形 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 冰云背景下的目标探测 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 角反射器及其LRCS |
| 5.2.1 角反射器 |
| 5.2.2 角反射器的LRCS |
| 5.3 卷云背景下的雷达方程 |
| 5.4 激光回波功率 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间主要研究成果 |
（10）应用于VOCs探测的中红外差分吸收激光雷达系统设计及探测性能仿真（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.1.1 VOCs的来源及危害 |
| 1.1.2 污染气体的探测方法 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.3 主要内容及章节安排 |
| 2 差分吸收激光雷达探测理论 |
| 2.1 激光与大气介质的相互作用 |
| 2.1.1 大气散射效应 |
| 2.1.2 气体分子的选择性吸收 |
| 2.2 差分吸收激光雷达探测原理 |
| 2.3 探测系统误差来源 |
| 2.3.1 系统误差 |
| 2.3.2 随机误差 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 中红外差分吸收激光雷达系统设计 |
| 3.1 VOCs气体探测差分吸收激光雷达基本组成 |
| 3.2 VOCs差分吸收激光雷达光源系统 |
| 3.2.1 激光光源 |
| 3.2.2 系统探测波长 |
| 3.3 激光发射模块 |
| 3.3.1 光束准直 |
| 3.3.2 探测波长光束的扩束 |
| 3.4 回波信号接收模块 |
| 3.4.1 信号接收模块 |
| 3.4.2 后继光路 |
| 3.5 信号采集模块 |
| 3.5.1 光电探测模块 |
| 3.5.2 数据采集模块 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 系统探测性能研究 |
| 4.1 中红外大气后向散射和消光系数修正 |
| 4.2 回波信号仿真 |
| 4.2.1 系统参数 |
| 4.2.2 回波信号噪声 |
| 4.2.3 回波信号及浓度反演 |
| 4.3 系统探测距离研究 |
| 4.3.1 出射激光能量对探测距离的影响分析 |
| 4.3.2 待测气体浓度变化对探测距离的影响分析 |
| 4.3.3 望远镜接收面积对探测距离的影响分析 |
| 4.4 系统探测极限分析 |
| 4.4.1 干扰气体浓度对探测极限的影响分析 |
| 4.4.2 分子吸收截面对探测极限的影响分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 总结及展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间主要研究成果 |
四、大气光谱辐射传输与散射特性及应用（论文参考文献）
- [1]大气气溶胶消光后向散射比反演方法研究[J]. 陈洁,童奕澄,肖达,张凯,刘崇,刘东. 中国光学, 2021(06)
- [2]基于三维辐射传输模型的植被反射率模拟及其生物光学参数反演[D]. 甄治钧. 吉林大学, 2021(01)
- [3]水体二向性反射分布函数模拟与宽波段遥感叶绿素-a反演[D]. 于岩. 吉林大学, 2021(01)
- [4]北京市气溶胶物理光学特征及潜在来源分析[D]. 徐言. 吉林大学, 2021(01)
- [5]基于激光雷达的斜程能见度反演方法与实验研究[D]. 贾立松. 西安理工大学, 2021(01)
- [6]火星复杂沙尘环境中偏振光传输特性研究[D]. 韩安丽. 西安理工大学, 2021(01)
- [7]偏振分光高光谱分辨率激光雷达全天时大气温度探测方法研究[D]. 庞景哲. 西安理工大学, 2021(01)
- [8]基于相变材料复合光子结构的热辐射调控[D]. 徐梓铨. 浙江大学, 2021(01)
- [9]基于逐次散射法的复杂云层中激光传输和散射研究[D]. 魏亚飞. 西安理工大学, 2021
- [10]应用于VOCs探测的中红外差分吸收激光雷达系统设计及探测性能仿真[D]. 李耀飞. 西安理工大学, 2021(01)