一、Receiver for 6-cm Polarization Observation Starts Working(论文文献综述)
崔晔[1](2021)在《降水云中动力和微物理特征的连续波雷达探测研究》文中研究说明近年来地基垂直探测雷达进入了快速发展期,其输出的信号功率谱是研究云中动力及微物理过程的重要工具。C波段调频连续波垂直探测雷达(CVPR-FMCW)是我国第一部以云雨为探测目标的连续波体制雷达,具备超高时空分辨率,可获取更精细的降水云体垂直结构,对于云和降水的垂直结构演变具有独特的探测优势。我国地基垂直探测雷达较少涉及固态降水的探测研究,通过雷达信号功率谱反演微物理参数也常局限于液态粒子,使用地基雷达完整连续地反演降水云中动力和微物理特征并联合分析的研究较少。本文基于CVPR-FMCW的信号功率谱,首先对我国中纬度地区降雪云中的动力和微物理特征进行反演和分析,随后反演了华南汛期层状冷云和暖云降水中的动力和微物理参数,并将冷、暖降水云中的动力和微物理特征进行了对比。本文针对CVPR-FMCW发展的主要算法包括:1)基于雷达双峰谱反演固态粒子的下落速度和大气垂直运动速度;2)基于雷达信号功率谱反演固态粒子和液态粒子的微物理参数;3)建立适用于CVPR-FMCW的粒子群分类方法;4)针对液态粒子的反射率因子和液水含量的贡献因子分析;5)针对固态粒子的等效反射率因子(Ze)和冰水含量的贡献因子分析。研究我国中纬度地区的六次降雪过程后,发现其中包括四次浅薄过程和两次深厚过程,云顶均存在“生成单体”(GC)结构。通过Ze和径向速度的垂直梯度,可将降雪云体分为上部具有对流特征的GC区域和下部较稳定的层云(St)区域,GC下部延伸出的粒子下落轨迹(FS)嵌于St区域之中。本文对深厚和浅薄降雪云中GC和St区域,以及GC和FS内、外部的动力和微物理参数分别进行了反演和对比分析,结果表明GC内部以上升运动为主,其外部以下沉运动为主。St区域的上部主要是微弱的上升气流,下部则以微弱的下沉气流为主,FS内外的大气运动无明显差异。GC和FS内部的微物理参数均大于其外部,并且GC和FS内、外部相差的倍数基本一致。GC内、外部微物理参数的差异与其动力特征有关,GC对于FS中增强的粒子增长具有重要作用。使用CVPR-FMCW结合激光雨滴谱仪研究华南汛期29个层状冷云和19个暖云降水个例后,发现层状冷云的液态区中下沉气流占主导地位,夹杂有少量的微弱上升气流,微物理过程以净蒸发为主。暖云降水个例中,云体内上升气流为主导,有助于粒子碰并增长,使得云滴能够在短时间内迅速增大成为雨滴,但同时也增大了雨滴碰撞破碎的机率。暖云降水产生的雨滴直径通常较小且分布较离散。本文旨在利用CVPR-FMCW认识降水云中动力和微物理特征的垂直演变。基于雷达的信号功率谱,将针对液态粒子的微物理特征反演和分析的方法发展到对固态粒子的研究中,低成本地获取了降水云中动力和微物理过程的连续变化,补充了基于雷达资料反演对固态降水云和层状云固态区中动力和微物理特征的认识,并结合云中动力特征和环境温湿度解释了其中的一些微物理过程。
徐沛拓[2](2021)在《海洋激光雷达系统研制及典型探测结果》文中认为海洋环境信息的感知是保障海洋环境安全的基础,尤其是在当下全球生态环境问题日益凸显、极端天气不断增多的背景下,人们对全方位、高精度的海洋观测有了更迫切的需求,激光雷达便是一种重要的海洋观测工具。本文研究了集偏振、多视场、荧光和拉曼等多种信号探测能力于一体的高性能船载海洋激光雷达,并进行了信号仿真论证和系统定标校验,同时在中国近海、千岛湖等诸多典型水域中开展了外场实验及应用研究。本文工作贯通了海洋激光雷达的模型机理、仪器研制、反演算法与应用分析,为船载激光雷达观测海洋提供了全链路的解决方案,是未来发展星载海洋激光雷达的基础,对准确估算海洋碳通量、阐明海洋环境动态变化过程和机制,以及更准确地预估未来地球气候系统的变化趋势有重要的作用。本文的主要研究内容如下:开发了一套功能完善、性能稳定、操作便捷的多功能船载海洋激光雷达系统。从发射系统、接收系统和控制系统等方面全面解析了海洋激光雷达的一般性设计原则,历经三代更新,至今已发展为一套兼具米散射激光雷达、偏振激光雷达、荧光和拉曼激光雷达以及多视场激光雷达等功能的综合性海洋激光雷达系统,满足多样化的探测需求。从激光雷达探测原理入手,给出了兼容各种体制海洋激光雷达系统的设计方案;从激光雷达数据预处理出发,厘清了水体光学参数和生物参数的反演算法。海洋激光雷达仪器可快捷地部署于科考船,通过走航观测获得一系列的水体光学特性、生物特性垂直剖面,例如颗粒物后向散射系数、漫射衰减系数、退偏比和叶绿素a浓度等。构建了以解析模型和蒙特卡洛(Monte Carlo,MC)仿真为核心的海洋激光雷达多参数多体制辐射传输正演方法。激光在水体中传输时伴随着强烈的多次散射效应,相较于单次散射近似下的普通激光雷达方程,解析模型和MC仿真将多次散射考虑在内,构建了高效准确的海洋激光雷达回波信号正演模型,前者胜在仿真效率极高,后者胜在能够模拟最为接近真实情况的激光雷达信号。基于上述仿真手段,探讨了工作高度、接收视场角、水质和水体分层等因素对激光雷达弹性散射信号的影响,分析了平行偏振通道和正交偏振通道信号的变化特点,论证了由荧光拉曼信号比反演叶绿素a浓度的可行性。建立了仪器定标以及原位数据和正演模型相结合的海洋激光雷达信号精准校验的体系。从系统响应、背景偏置、时域偏移、增益非线性等方面阐述了海洋激光雷达仪器定标的必要性及可行性,对激光器和探测器固有性质、环境光干扰等因素造成的信号失真进行定标校正。基于原位仪器同步测量的水体参数,采用激光雷达方程、MC仿真、解析模型等正演方法对不同水质和不同接收视场角下的激光雷达回波信号和激光雷达反演结果进行定量化校验。融合贯通了多种水体光学及生物特性反演方法,并应用于千岛湖、东海和南海等典型水体的探测分析。针对复杂水体探测需求,单一算法难以实现各类目标特性的准确反演,本文综合了斜率法、扰动法、Fernald法、生物光学模型法、拉曼校正荧光法等光学特性和生物特性反演方法,并结合原位仪器数据和水色卫星数据,对典型水体的生物光学特性进行了全面的对比、验证和分析。对夏季千岛湖全域水体进行了走航观测,探讨了这一典型内陆水体受局部气象事件以及地表径流的影响过程;在东海、南海进行了长距离跨度的走航观测,对浙闽粤沿海、珠江口和琼东三大区域的水体特性有了连续、全面的观测数据,并对走航过程中发现的散射层次分布特征进行了具体分析。综上,本文从系统设计、仿真论证、定标校验以及实验应用等方面全方位介绍了一套多功能船载海洋激光雷达系统的研制过程,该仪器在千岛湖、东海、南海等走航观测实验中展现出了准确性、可靠性和稳定性,本研究对推进海洋激光雷达的实用化、进一步构建全球上层海洋三维观测体系具有重要意义。
张秋实[3](2021)在《机载紫外前视测风激光雷达紫外大气散射及相关技术研究》文中提出作为一种新型大气风场探测技术——紫外激光雷达技术近年来受到广泛关注。与传统红外测风激光雷达技术相比,紫外激光雷达基于空气分子的瑞利散射,在气溶胶稀少环境下可实现近距离风场测量。其具有保密性高,全方位性好、抗干扰能力强等特点,是一种在要求无线电静默条件下进行探测的有效方法。目前的机载紫外测风激光雷达的参数设置主要来自实验环境的具体测试,缺少系统性的理论研究。而现有的紫外激光大气传输模型计算量大,计算精度低,针对具体的应用环境,很难迅速获得仿真回波信号数据。同时,现有的紫外光大气仿真模型缺少对紫外光源的仿真,使得许多研究项目开展时需将大量时间消耗在光源的选择与测试之中,增加的光源的选购成本。另外,现有的紫外激光大气传输模型缺少对恶劣天气的考虑,如大气湍流。大气湍流会干扰紫外激光信号的回波稳定性,影响雷达探测的准确性。针对机载紫外激光雷达大气传输模型建立的迫切需求,对紫外激光大气传输问题进行了系统性研究。提出了基于蒙特卡罗指向概率法的机载紫外激光雷达短距离传输模型。研究了紫外激光雷达系统中各类系统几何参数对回波信号的影响。获得了不同光强分布紫外光源下,回波信号强度与系统几何参数的变化关系。完成了前视测风激光雷达收发链路在湍流环境下的回波信号仿真问题。论文的主要研究内容与贡献如下:1.深入研究紫外激光大气测量技术,对紫外激光雷达信号大气传播的基本原理进行了研究。归纳总结了紫外激光雷达信号大气传输理论及其存在的不足。介绍了紫外激光大气散射理论的研究现状。离散坐标法将辐射传输方程转化为一阶线性微分方程组,针对复杂边界条件进行计算,求解十分困难。有限体积法通过数值积分对辐射传输方程中的散射项进行近似处理,计算量大,模型十分复杂,用时长,对计算机的硬件要求较高,耗内存。传统蒙特卡罗法统计的是接收器实际捕获的光子数,很难快速获得收敛解。本文提出了一种基于蒙特卡罗指向概率法的机载紫外激光雷达大气传输模型。2.针对现有紫外光大气传输模型计算量大,很难快速获得收敛解的问题,利用蒙特卡罗指向概率法,建立了机载紫外激光雷达大气传输模型。针对机载紫外激光雷达大气传输问题,分析了不同收发几何参数(收发间距、收发端不共面偏轴角、收发仰角、光源发散角以及接收端视场角)对紫外激光回波信号的影响。比较了单次散射与多次散射情况下的回波信号差异。紫外光大气回波信号会由于散射发生脉冲展宽,同时回波信号时间延迟增加。在单次或多次散射模型下,收发轴的不共面角、收发仰角、光源发散角和接收器视场角会影响接收光信号的辐照功率密度、脉冲的时间延迟以及脉冲宽度等。由于飞机飞行的抖动,当收发轴不共面角增加时,紫外回波信号功率密度峰值降低、脉冲宽度变窄。具体为收发短距离传输条件下,收发轴不共面角对回波影响明显,而在长距离下影响较弱。多次散射在收发间距短、不共面角大时不能被忽略。最后将仿真结果与经典蒙特卡罗模型进行了比较,结果表明,两模型测量结果吻合,进而说明了建立模型的正确性。在程序运算时间方面,前者可以更加快速地获得收敛解,具有更高的运算效率。3.针对现有紫外光大气传输模型缺少对信号光源光强分布的考虑的不足。采用随机光子的模拟方法,对紫外光源进行了数值建模,结合蒙特卡罗指向概率法,创新性地通过仿真建模研究了光源特性对紫外回波信号的影响。推导了在相同收发端几何参数、不同光源(不同光源种类、不同激光工作模式)的条件下,回波信号的能量利用率随收发间距的变化关系。计算表明,在相同不共面角相同时,具有高斯分布的激光的接收光辐照度比均匀分布光源高一个数量级。当激光光源发散半角越小时,收发系统允许有更大的最大不共面角。从三种光源的单次与多次散射的计算结果可看到,在收发间距小时,多次散射对系统最大不共面角?影响明显。多次散射在光源发散角小的情况下,对系统回波能量贡献小。当光源发散角大时,回波信号中多次散射贡献明显。4.针对现有机载紫外激光雷达大气传输模型缺少对恶劣天气的考虑的不足,本论文研究了机载紫外测风激光雷达收发链路在湍流环境下的传输问题。基于现有共轴紫外传输湍流大气模型,建立了非共轴湍流紫外激光传输模型。计算了湍流环境下非共轴紫外激光回波信号闪烁效应功率概率密度分布函数。探究了湍流环境下收发仰角对紫外光链路的影响,仰角越小,湍流闪烁效应越弱。
唐宇[4](2021)在《光电振荡器和光载无线技术的应用研究》文中进行了进一步梳理近年来,微波光子学在光通信、光纤传感等领域发挥了重要作用。微波光子技术融合了微波技术和光子技术的优点,为实现高质量的光通信和快响应、高分辨率的传感提供了新的可能。与传统的电子技术相比,微波光子技术具有抗电磁干扰,带宽大,功能灵活等众多优势。本文针对微波光子技术近年来的研究热点和需求,结合光电振荡器(OEO)和光载无线(RoF)技术等相关内容,对信号生成和处理,光纤传感等问题进行了理论和实验研究。取得的主要研究成果如下:1.提出了一种基于偏振敏感相位调制器(PM)的倍频OEO,可对光时分复用(OTDM)信号进行多重时钟恢复、解复用等处理。利用该倍频OEO对20 Gb/sOTDM信号实验进行了支路时钟信号、群路时钟信号和二倍频时钟等多重时钟信号提取,及二重解复用。同时,实验实现了不归零码信号的时钟恢复,码型变换和串并转换。该方案可以避免偏压漂移的问题,具有灵活、价格低廉的特点。2.提出了一种基于OEO的快响应、高分辨的色散测量方案。该OEO的振荡频率主要由马赫曾德尔干涉仪(MZI)两臂长度差及待测器件的色散值共同决定。当环路中待测器件的色散值发生变化时,OEO的振荡频率就会发生变化,因此待测色散值就可以由OEO的振荡频率得到。实验测量了长度为20 km~100 km的光纤的色散值,与商用色散测量系统测得的色散值相差不超过3.2%。该方案结构简单,测量速度快,分辨率高,在光通信系统中有广泛的应用前景。3.设计了一种用于快响应、高分辨距离传感的OEO结构。将一对准直透镜植入MZI的一个臂,这对准直透镜之间的距离信息决定MZI干涉谱的信息,并且最终反映到OEO的振荡频率上。准直透镜的植入有效地增加了距离传感的范围,实现了0~12 mm范围内的距离传感,距离传感灵敏度为0.285 MHz/μm,分辨率为0.07μm。该方案灵敏度高,测量速度快,线性度好,可应用于未来的高质量距离传感系统。4.提出了一种基于级联光纤布拉格光栅-法布里-珀罗(FBG-FP)腔的双频OEO,可用来进行曲率和温度的传感。刻于双芯光纤上的FBG-FP腔同时对曲率和温度敏感,刻于普通单模光纤上的FBG-FP腔仅对温度敏感。通过监测OEO的振荡频率,可以得到曲率和温度信息。实验结果表明,该传感系统的曲率和温度灵敏度分别为-1.19 GHz/m-1和1.14 GHz/oC。该方案具有探测速度快,灵敏度高和分辨率高的优点。5.设计了一种利用光子辅助的载波相移双边带(CPS-DSB)调制产生频移键控(FSK)信号的方案。该方案的核心器件是级联的马赫曾德尔调制器(MZM)和PM,两调制器具有偏振敏感特性且主轴相互垂直。在MZM中实现了一种边带与光载波垂直的特殊双边带调制,通过在PM上加载幅度不同的电信号给光载波引入不同的相位,从而实现CPS-DSB调制信号,并在起偏器上干涉后形成基频或倍频信号。实验中分别成功生成了载波频率为4/8 GHz,速率为0.5 Gb/s的FSK信号和载波频率为8/16 GHz,速率为1 Gb/s的FSK信号。该方案降低了对各种光电器件带宽的要求,支持高速和宽带操作。6.设计了一种大容量、长距离的毫米波固定-无线接入方案。该方案使用了强度调制和直接检测的方式,并采用了正交频分复用(OFDM)信号。利用比特加载算法,可以将不同阶数的正交幅度调制信号调制到由信道的不平坦引起的信噪比不同的子载波上,以最大化系统吞吐量。实验结果表明,在满足前向纠错阈值的条件下,信号在光纤中传输25 km后速率仍高达到9 Gb/s。该接入网可以用于未来千兆级“无处不在”的网络连接。
张莹[5](2021)在《快速射电暴的统计研究》文中认为快速射电暴(Fast Radio Bursts,简称FRBs)是一种来自宇宙空间、持续时间很短、流量密度很大的射电爆发现象。快速射电暴有非常鲜明的观测特征,它们的时标基本都在毫秒量级,但辐射亮度很高。快速射电暴的光度大约为1038-1046ergs,对应的各向同性能大约为1035-1043erg。快速射电暴的短时标以及单口径射电望远镜较差的定位能力,导致大部分快速射电暴的红移未被确认。一般用快速射电暴的色散量(DM)估算暴源的红移大小从而估算它和我们之间的距离。观测上,有的快速射电暴会出现后续爆发行为,有些快速射电暴则没有表现出这种重复行为。目前理论和观测均表明两类快速射电暴可能具有不同的物理起源,对快速射电暴的统计检验非常必要。因此,我们在文中对重复暴和非重复暴的观测参量进行了统计比较研究。第一章介绍快速射电暴的主要观测设备、发现过程和观测研究进展。第二章描述快速射电暴的若干主流理论模型。第三章展示了我们关于重复暴与非重复暴的统计检验结果,为快速射电暴的后续研究提供了科学参考。最后,我们对全文进行了总结,并对未来本方向的可能发展趋势做了展望。
张沛锦[6](2021)在《太阳射电暴源的观测和辐射传播模拟》文中研究表明太阳活动中的能量累积和爆发过程通常伴随有高能电子的产生,高能电子在太阳大气和行星际可以通过相干辐射机制产生强电磁辐射,也就是太阳射电暴,其亮温度可达1015K。太阳射电暴的观测可以帮助我们分析和反演太阳活动中的能量释放以及粒子加速过程。然而,由于原位观测的缺失,对太阳射电暴的辐射机制和在日地空间的传播过程仍未完全了解。这需要通过更多的高分辨率观测和数据分析,以及数值模拟来了解传播过程对射电辐射观测性质的影响来还原源区的真实性质,进而对辐射机制和源区物理过程进行推断。本文通过观测和模拟的方式对太阳射电暴的产生和传播过程进行了深入地研究,主要包含以下内容:Ⅲ型暴源区信息提取首先,针对海量的射电观测数据,我们发展和设计了一套自动识别太阳Ⅲ型暴并提取关键参数的算法。该算法可以实现自动提取Ⅲ型暴的爆发时间、起止频率、和频漂线。利用该算法,对南希十米射电阵(NDA)在2012-2017年半个太阳周期间的观测数据的统计分析发现:Ⅲ型暴的频漂率没有显着的太阳活动周期性,激发Ⅲ型暴的电子束流在约1.5-2.0太阳半径内可能存在加速运动。其次,我们提出了一个反演行星际Ⅲ型暴辐射源的运动轨迹、移动速度、日面爆发时间和位置经度的算法,可以整合多探测器(STEREO-A,B/WAVES和WIND/WAVES)的动态谱观测数据,使用前向模型迭代优化给出目标参数的最佳估计。对多个Ⅲ型暴观测事件的测算结果对比分析表明,该模型算法是基本可靠的。Ⅲ型暴时间宽度的决定因素我们使用LOFAR(LOw Frequency ARray)高时间频率分辨率的频谱和波束成形阵成像观测数据。通过对不同时间和频率点的源区位置进行分析,诊断电子束的速度和日冕电子密度的涨落水平,定量讨论了影响Ⅲ型暴持续时间的因素:(1)背景电子密度扰动,(2)电子束中的速度色散,(3)射电的辐射传播效应。结果表明:在30-40 MHz频段中,Ⅲ型射电暴持续时间的决定性因素是电子束流的速度色散。射电暴精细结构的分析使用LOFAR-HBA对S型暴进行高分辨率的频谱观测,首次发现频谱中存在一种波纹状精细结构。通过提取频漂线发现该精细结构中的一个有趣现象:频漂率和亮度正相关。对于这种频漂率-亮度关系,提出了一种自洽的产生机制:日冕电子密度扰动导致射电辐射在向外传播过程中的库伦碰撞吸收强度发生变化。使用数值模拟重现了频谱中的频漂率-亮度关系,验证了该猜想。使用LOFAR-LBA的远程站和核心站的组合干涉成像对Ⅲb-Ⅲ型暴进行观测。观测发现,Ⅲb型暴的源在天空平面的视速度超过光速(>3.5c),面积扩张率可达382 arcmin2/s。而Ⅲ型暴的源比较稳定,视速度约为0.01c,面积扩张率小于 0.5 arcmin2/s。辐射传播效应的模拟使用各向异性模型,射线追踪模拟方法,对不同背景等离子体状态的射电暴脉冲源在日地空间中的传播过程进行了模拟,从模拟结果中的光子位置和波矢分布中重构出观测中射电源的大小,持续时间,位置偏移量,移动速度,面积膨胀率等信息。将模拟得到的持续时间和源的大小和观测结果进行比较,得到了背景电子密度的散射率和各向异性度的估计值。模拟分析结果表明,基频辐射源的大小和衰减时间都随背景密度抖动幅度的增加而增加,衰减时间随背景各向异性度的增加而减小,源尺寸对各向异性度不敏感。基频辐射源的位置偏移量比谐频源偏移量更远离日面中心,此结果可以用于解释实际观测中发现的基频-谐频辐射源视位置的同位问题。模拟中发现,射电源的传播效应会使脉冲源在观测中表现出视移动和源区膨胀,计算结果中视速度和面积膨胀率最大可达1.5c和442arcmin2/s。而且,传播效应可以带来基频辐射源亮度的大幅衰减,对射电暴辐射机制的激发效率提出了更高要求。本文通过自动识别数据建模等手段,从射电暴观测中提取更多有效信息;利用高分辨率的射电观测,对射电暴源中的关键参数和精细结构展开分析;通过射线追踪模拟建立观测和真实源之间的联系,可以为我们深入了解射电暴的辐射机制,以及利用射电观测资料准确诊断太阳大气的等离子体参数,提供重要参考。
史可樟[7](2021)在《基于表面共振模式耦合的近场热辐射增强》文中提出微纳光电子器件因其结构小、高度集成化而受到广泛的关注。当其限度达到数百纳米甚至数十纳米量级时,热传导的导热效率显着下降,影响器件的工作效率和寿命。热辐射作为传热的三种方式之一,不依赖于分子碰撞和表面接触。微纳器件有望通过近场热辐射的方式将热量导走,达到迅速降温的目的。在近场,由于倏逝波的参与,两物体间近场热辐射能够获得极大地增强。当物体表面激发起表面共振模式及其耦合模式时,能支持较高的光子态密度和光子隧穿概率,进一步突破普朗克黑体辐射极限。本文主要介绍表面等离激元(SPPs),表面声子极化激元(SPhPs),双曲声子激元(HPPs),磁极化激元(MPs),及其耦合模式对近场热辐射的增强效果。在实验上探讨SPP-SPhP耦合模式对近场热辐射的增强机制。首先,本文提出基于多重SPP模式和HPP模式相互耦合的近场热辐射增强机制。设计石墨烯——六方氮化硼(hBN)的无限层周期性异质结构。利用石墨烯的SPPs和hBN的HPPs的耦合,使得异质结在中远红外波段支持连续且近一的光子隧穿概率,在10 nm间距下突破黑体辐射极限4个数量级。其次,在石墨烯SPPs的辅助下,结合SiO2的SPhPs和hBN的HPPs。利用两种声子模式的激发频率的互补性,在不同的频率范围内激发更多的表面共振模式。最终,仅用三层异质结构达到无限层结构97%的热辐射能量;讨论石墨烯费米能级对热辐射能量的影响。第二,本文提出基于多重MPs耦合的近场热辐射增强机制。通过严格耦合波模理论(RCWA)和等效LC电路的分析讨论,演示当石墨烯层逐渐接近硅光栅时,MP模式的形成过程。证明石墨烯与硅光栅的相互作用能激发MPs,并主导大部分的传热。进一步探讨多重MPs在多层石墨烯——硅光栅异质结构中的耦合机制及增强效果。第三,本文首次在实验上验证SPP-SPhP耦合模式对近场热辐射的增强效果。利用石墨烯的SPP和非晶石英的SPhP模式的相互耦合,在中远红外的宽频段构造高的光子隧穿概率。制备石墨烯——非晶石英异质结构的辐射体和接收体;采用三维高精度纳米位移——偏转系统,实现面积为平方毫米量级的物体间距从170 nm到1200 nm的近场热辐射测量,成功地在实验上突破黑体辐射极限64倍(国际上其他小组在相类似的间距下仅达到10~28倍)。该实验结果创立了类似间距下的近场热辐射增强的实验纪录。分析结构不同的物体之间的近场热辐射机制,证明模式匹配是近场热辐射增强的必要条件,并通过两个不完全相同的石墨烯——非晶石英平板的实验进行验证。
朱海卿[8](2020)在《太赫兹主控振荡-功率放大量子级联激光器的幅度、偏振与轨道角动量调控》文中研究表明太赫兹量子级联激光器(THz-QCL)具备高功率、窄线宽、频率可调谐以及易集成的特点,在无损检测、安全检查、显微技术、生物医学与通信方面有着重要的应用价值,是一种理想的太赫兹源。随着太赫兹应用的快速发展,对高性能、高集成度、功能多元化的THz-QCL需求日渐增加。本论文着重围绕太赫兹主控振荡-功率放大量子级联激光器(THz-MOPAQCL)展开系统的研究。由于太赫兹波的产生与辐射在主控振荡-功率放大结构中是分立的,因此MOPA结构是操控太赫兹波频率、幅度、偏振与轨道角动量的理想平台。本论文建立了描述THz-MOPA-QCL增益饱和效应的模型以分析功率放大过程,提高输出功率与光束质量。在此基础上,采用光栅耦合器代替解理腔面,设计了一种可以对自由空间太赫兹波进行功率放大的量子级联放大器。采用二维天线阵列作为耦合器,实现了偏振态可控的THz-MOPA-QCL。通过集成了周期性散射元的谐振环调控出射光的轨道角动量,实现了直接出射矢量涡旋光的THz-MOPA-QCL。代表性的创新点如下:1)基于量子级联激光器的载流子速率方程,建立了THz-MOPA-QCL模型,描述了太赫兹量子级联激光器中的增益饱和效应,预测了材料和结构参数对激光器输出功率的影响。计算与实验结果的一致性证明了模型的有效性。基于该模型,我们系统地分析了THz-MOPA-QCL中的功率放大过程,提出了MOPA结构的设计准则。所研制的THz-MOPA-QCL实现单模激射,边模抑制比达到23dB,77K脉冲模式峰值输出功率达到153m W,电光转换效率为0.22%,发散角为~6°’16°。2)提出了对自由空间太赫兹波进行功率放大的太赫兹量子级联放大器。放大器由接收器、放大区与发射器组成,接收器与发射器采用衍射光栅代替解理腔面,具备高耦合效率与低反射率,可以有效地抑制自激振荡并提高信号强度。初步的实验结果表明,尽管太赫兹量子级联放大器发生了自激,但阈值电流密度显着高于相应的法布里-珀罗(FP)腔激光器。3)实现了精确控制出射光频率与偏振态的THz-MOPA-QCL。偏振可控的MOPA器件由一级分布反馈激光器、预放大区与二维天线阵列组成。一级分布反馈激光器采用掩埋光栅结构,作为种子光源。二维天线阵列每个单元包含一个或两个磁偶极子天线,天线的指向与天线间的相位关系决定了出射光的偏振态。优化的二维天线阵列具备高辐射效率与低反射率,避免了在天线阵列中引发光场振荡或对DFB部分模式振荡产生影响。所研制的器件实现单模激射,边模抑制比达到26d B,发散角为~23°’30°,不同器件的线偏振度与圆偏振度分别达到97.5%与99.3%。器件的激光频率与偏振态都是光刻可调的。4)实现了轨道角动量可控的THz-MOPA-QCL,激光器由一级分布反馈激光器、传输波导与谐振环组成。一级分布反馈激光器提供种子光源,传输波导将太赫兹光耦合进入谐振环。谐振环采用周期性的双空气狭缝作为散射元,利用双狭缝引发反射波间的相干相消有效地降低谐振环的反射率,保证谐振环中太赫兹波的单向传播,最终将高轨道角动量模式纯度的矢量涡旋光辐射至自由空间。所研制的激光器实现单模激射,工作在一级分布反馈激光器的模式上,远场图案呈中空环状分布,出射光左旋/右旋圆偏振分量的拓扑荷数分别为+3与+1,轨道角动量模式纯度分别为61.5%与85.5%。最后,对进一步提高THz-MOPA-QCL性能,以及实现对太赫兹光的幅度、偏振与相位更精确的调控等研究方向提出了设想。
王璐[9](2020)在《太阳射电爆发的系统研究》文中研究说明太阳耀斑作为太阳大气中最剧烈的爆发现象之一,是太阳物理研究的热点。磁重联被认为是非势磁场能量释放和耀斑产生的激发(机制)。被释放的磁场能量中有相当一部分被转移给高能电子和离子。反过来,这些非热粒子也会增强来自于太阳的射电和X射线辐射。因此,射电和X射线辐射携带着太阳耀斑丰富的动力学(过程)信息。在本论文中,我们将在射电和X射线波段辐射上研究太阳耀斑的特性。第1章节介绍了本文的研究背景。在第1.1小节,我们介绍了太阳结构和太阳大气中各种活动现象。第1.2小节介绍了一些常用的射电频谱仪。对射电频谱仪的准确定标是正确获取太阳射电信息的基础。目前存在多种射电仪器的定标方法,在该论文中我们将详细地介绍相对定标法和非线性定标法。此外,我们也将对国内射电频谱仪,太阳宽频带射电频谱仪(Solar Broadband Radio Spectrometer,SBRS)和明安图宽频谱射电日像仪(Mingantu Ultrawide Spectral Radioheliograph,MUSER)的定标手段以及成像原理展开详细说明。第1.3小节介绍等离子体中的基本辐射机制和辐射转移过程。因为回旋同步辐射和轫致辐射是来自于太阳耀斑中的射电和X射线辐射常见辐射机制,所以重点介绍了这两种辐射机制。此外,我们也解释了热和非热分布的电子是如何产生X射线和射电辐射,以及X射线和射电的辐射能谱与电子能量分布之间的关系。辐射机制是通过远距离观测耀斑所产生的辐射和理解太阳耀斑动力学过程之间的桥梁。第1.4小节从观测角度描述了射电、X射线和高能电子之间的关系。通过二维射电成像,我们可以精确的确定出电子被加速(高能化)的位置。另外,射电和X射线光变曲线之间的时间关系也提供了电子传播的信息。利用二维射电和X射线成像结果计算(耀斑中不同位置)的能谱可以提供给我们太阳耀斑中不同位置的主导辐射机制信息。更进一步,我们通过射电和X射线源区时间演化信息,确定了耀斑的日冕源和电流片的位置。通过多波段观测所建立的标准太阳耀斑模型包含射电辐射、X射线和高能电子(这些信息)。在第2章,基于对中国科学技术大学位于蒙城的射电频谱仪(McSRS)所观测到,发生在2015年8月27日所发生的M 2.9级太阳耀斑的分析,我们发现由于仪器电子学噪音,传统定标方法给出的结果并不令人满意。通过使用地球静止轨道环境业务卫星(GOES)、日本野边山的射电偏振计(NoRP)以及射电日像仪(NoRH)的观测数据,结合有关的理论辐射机制对McSRS的定标方法进行改进。和传统的定标方法相比,改进后的定标方法给出的定标结果与NoRP/NoRH的观测结果相一致,更好地揭示了该M 2.9级耀斑射电频谱的典型演变(规律)。第3章利用多波段观测数据,进一步分析了 2015年8月27日M 2.9级耀斑的辐射特性。我们发现来自于太阳耀斑的射电辐射脉冲成分和缓变成分产生于不同位置的源区。更进一步的,我们发现这两个成分的主导辐射机制也不同,比如,脉冲相是由双温电子模型的同步辐射所产生,而缓变相则是由轫致辐射所主导。我们采用微分发射度(Different Emission Measure,DEM)分析法来解释缓变相能谱,发现冷等离子体扮演着一个非常重要的作用,在缓变相期间贡献了比热等离子体更多的射电辐射。在第4章节中,因为短时标的流量变化和耀斑中磁重联过程的能量释放有着紧密的关系。我们对NoRP从2000年到2010年中所观测到的209个耀斑事例,在五个通道(1、2、3.75、9.4和17 GHz)上的射电光变曲线进行移动步长的平滑分析。我们发现大部分耀斑1 GHz辐射的脉冲成分(变化时标小于1秒)的峰值流量密度为几十个太阳流量单位(solar flux unit,sfu),并且持续约1分钟。然而2 GHz辐射的脉冲成分的峰值流量密度较1 GHz更低,脉冲成分的持续时间也更短。除此之外,在另外三个更高的频率上,耀斑发生频率随峰值流量的降低而增加,直到流量达到背景噪音水平。然而,(不同频段的)射电辐射的缓变成分有着相似的持续时间和峰值流量分布。我们也得到了事例中不同时间尺度的能谱。归一化的小波分析方法也被用于确认短时标特征。我们发现在0.1秒的时间分辨率上,这些光变曲线中超过~60%事例显示出在1秒或者更短时标上有着显着的流量变化。这个比例随着频率的降低而升高,最终在1GHz处达到~100%,说明短时标(动力学)过程在太阳耀斑中非常普遍。我们也研究了脉冲射电流量密度与通过GOES卫星获得软X射线流量之间的关系,发现65%具有显着脉冲成分的耀斑的脉冲射电成分峰值时刻早于软X射线流量峰值,这个比例随着射电观测频率的升高而升高。在第5章,我们对全文进行了总结和展望。
储玉飞[10](2020)在《基于多种激光雷达探测边界层参数的技术与方法研究》文中进行了进一步梳理大气边界层的垂直分层对大气-地球圈层相互作用具有重要影响。这里的地球圈层包括人类活动、生物圈、水圈、冰冻圈和固体地球等。大气边界层的状态对于地球和大气之间的交换过程至关重要,因为大气边界层的分层可以阻碍或改变能量、动量、湿气和微量物质等的垂直和水平传输。因此边界层的分层结构(如大气边界层高度和混合层高度)决定了许多大气模式过程,尤其是对流过程。这些过程对湍流的描述以及对污染物的混合(例如气溶胶分布、对流活动以及云雾形成)至关重要。大气垂直分层的检测研究是研究边界层的主要任务之一,所以本论文主要讨论大气边界层的垂直结构及其演化。边界层高度可以通过探空数据得到,但是探空数据一天一般只有2到4个数据,时间分辨率不够,没有办法反演边界层高度一天的连续变化。边界层高度也可以通过气溶胶数据反演得到。但是罗涛等人指出尽管基于气溶胶的方法在海洋上表现良好,但气溶胶结构通常无法在陆地上提供可靠的边界层高度。对于混合层的高度,可以用垂直风场数据得到,但是传统的固定阈值方差方法在湍流较强时较高而在湍流较弱时较低,并且无法解决存在垂直波时混合层高度的误差问题。由于目前能提供全天候拉曼激光雷达水汽数据的站点不多,并且需要其他相关配套探测(如探空数据、垂直风场数据)等很全,所以本文选择位于俄克拉荷马州中北部的南部大平原站点的多普勒激光雷达和拉曼激光雷达数据作为本文的主要数据来源。本文的主要内容是采用南部大平原站点的数据解决以上算法的问题,并做了一些统计探索:首先,我们基于拉曼激光雷达的水汽数据,使用改进的Douglas-Peucker(DP)算法来反演得到边界层高度。本文首次使用拉曼激光雷达水汽数据来反演多年的边界层高度变化;提出了阈值算法、斜率法和DP算法相结合的优化算法反演边界层高度,并将其结果与探空数据进行比较,结果显示基于拉曼激光雷达探测的边界层高度和探空数据吻合的较好。其次,使用多普勒激光雷达探测的垂直风场数据,通过使用方差和小波算法相结合来反演得到混合层高度。本文提出了一种基于传统方差算法的动态阈值方法,但是这种方法不能解决存在垂直方向波时混合层高度的误差问题。进而改进了动态阈值方法,可以有效的鉴别出垂直波的存在,但得到混合层高度不够平滑。为此我们提出了一种小波算法来计算混合层的高度,结果显示小波方法可以得到准确的混合层高度,但是当湍流的涡流尺度过大时,大尺度涡流可能也被过滤掉,从而造成误差。在此基础上,我们利用小波算法下不同涡流大小的湍流能量分布不同的特性区分大尺度湍流和小尺度湍流,然后在小尺度涡流时用小波算法,在大尺度涡流时用改进的动态阈值法,这样可以最大限度的准确反演出混合层高度。因为湍流的涡流尺度分布对气象学中的模式研究特别重要,我们采用快速傅立叶方法研究了湍流的涡流尺度分布。然后,在以上改进算法工作的基础上,本文利用南部大平原站点拉曼激光雷达和多普勒激光雷达的长期观测数据研究了不同天气条件下边界层高度和混合层高度的日变化,结果显示在晴朗天气下混合层的抬升速度比有云天快;在晴朗天气下日出后混合层高度会迅速抬升和边界层一致,然后混合层和边界层高度一起变化等现象。统计了温暖天气下周平均边界层高度和混合层高度的日变化规律,结果显示混合层的持续时间和起始时间和日照时间一致;夏中边界层高度的日变化比初夏和夏末的边界层高度日变化小等现象。最后,虽然激光雷达技术一直在不断发展,但目前还有很多不足的地方,比如拉曼激光雷达回波信号很弱,白天探测信噪比低,为此本文提出外差放大拉曼激光雷达的技术方案,该方案利用种子光在本地激发本振的水汽拉曼信号和氮气拉曼信号并通过声光调制器移频后与大气回波信号进行相干探测,此方法在原理上可以大大提高探测的信噪比。另外介绍了可以同时测量大气多种参数的频率梳激光雷达、采用频率梳光源一次性测法布里-珀罗标准具透过率曲线的方法、采用微流芯片中回音壁模式光源测量法布里-珀罗标准具透过率曲线的技术和采用回音壁模式光源测量法布里-珀罗标准具偏振特性的技术。
二、Receiver for 6-cm Polarization Observation Starts Working(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、Receiver for 6-cm Polarization Observation Starts Working(论文提纲范文)
(1)降水云中动力和微物理特征的连续波雷达探测研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRAC T |
第一章 前言 |
1.1 研究目的和意义 |
1.2 国内外研究进展 |
1.2.1 降雪的研究进展 |
1.2.2 层状冷云的研究进展 |
1.2.3 暖云的研究进展 |
1.3 问题的提出 |
1.4 本文研究内容 |
第二章 设备与数据 |
2.1 连续波雷达系统介绍 |
2.1.1 系统组成和主要技术性能 |
2.1.2 系统工作原理 |
2.2 PARSIVEL激光雨滴谱仪 |
2.3 寿县降雪数据 |
2.4 广东龙门降水数据 |
2.5 本章小结 |
第三章 动力和微物理参数的反演方法 |
3.1 雷达信号功率谱与谱参数 |
3.1.1 回波强度密度谱 |
3.1.2 雷达信号谱参数的计算 |
3.2 动力特征反演算法 |
3.2.1 固态粒子下落速度的反演 |
3.2.2 雨滴下落速度的反演 |
3.3 基于CVPR-FMCW的粒子群分类 |
3.3.1 模糊逻辑方法 |
3.3.2 Z_e值的模拟计算 |
3.4 微物理参数的反演算法 |
3.4.1 液态粒子微物理参数的反演 |
3.4.2 固态粒子微物理参数的反演 |
3.5 Z、LWC和 Z_e、IWC的贡献因子分析 |
3.5.1 液态区中Z贡献因子分析 |
3.5.2 液态区中LWC贡献因子分析 |
3.5.3 固态区中Z_e贡献因子分析 |
3.5.4 固态区中的IWC贡献因子分析 |
3.6 本章小结 |
第四章 降雪云体的垂直结构及动力特征 |
4.1 六次个例概述与背景资料分析 |
4.1.1 降雪个例的分类 |
4.1.2 扫描雷达描述的降雪系统特征 |
4.1.3 天气分析 |
4.1.4 大气层结特征 |
4.2 降雪云体垂直结构特征分析 |
4.2.1 垂直结构特征 |
4.2.2 GC区域特征统计 |
4.3 降雪云体中的动力特征分析 |
4.3.1 大气垂直运动的反演 |
4.3.2 浅薄个例分析 |
4.3.3 深厚个例分析 |
4.3.4 统计特征 |
4.4 本章小结 |
第五章 降雪云的微物理特征 |
5.1 降雪云中粒子类型的确定 |
5.2 微物理参数的反演结果分析 |
5.2.1 深厚个例的N_t、D_m和IWC |
5.2.2 浅薄个例的N_t、D_m和IWC |
5.3 Z_e和IWC的贡献因子分析 |
5.3.1 深厚个例的分析结果 |
5.3.2 浅薄个例的分析结果 |
5.4 对6 次个例的统计分析 |
5.4.1 GC和St区域的统计分析 |
5.4.2 GC和FS内外差异的统计分析 |
5.5 Z_e–IWC关系的建立和误差讨论 |
5.5.1 Z_e–IWC关系 |
5.5.2 反演误差讨论 |
5.6 本章小结 |
第六章 华南汛期降水云的动力和微物理特征 |
6.1 前汛期层状云降水动力和微物理特征分析 |
6.1.1 前汛期层状云固态区 |
6.1.2 前汛期层状云液态区 |
6.2 后汛期层状云降水动力和微物理特征分析 |
6.2.1 后汛期层状云固态区 |
6.2.2 后汛期层状云液态区 |
6.3 暖云降水动力和微物理特征分析 |
6.3.1 前汛期暖云降水 |
6.3.2 后汛期暖云降水 |
6.4 统计分析 |
6.5 本章小结 |
第七章 全文总结与讨论 |
7.1 总结 |
7.2 本文特色和创新点 |
7.3 存在问题和未来研究规划 |
致谢 |
参考文献 |
作者简介 |
(2)海洋激光雷达系统研制及典型探测结果(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 国内外研究进展 |
1.3 本论文的主要研究内容和结构安排 |
1.4 本论文的主要创新点 |
2 海洋激光雷达的总体设计 |
2.1 海洋激光雷达通用结构 |
2.2 海洋激光雷达方程 |
2.3 海洋激光雷达仪器设计 |
2.4 海洋激光雷达的数据处理 |
2.4.1 数据预处理 |
2.4.2 水体光学参数与生物参数的反演 |
2.4.3 激光雷达系统控制与数据处理软件 |
2.5 本章小结 |
3 海洋激光雷达信号的仿真分析 |
3.1 海洋激光雷达探测目标的特点 |
3.1.1 水体的主要成分 |
3.1.2 水体的光学特性 |
3.2 水下激光传输的正演模型 |
3.2.1 激光雷达信号的解析模型 |
3.2.2 激光雷达信号的MC仿真 |
3.3 海洋激光雷达信号的仿真结果 |
3.3.1 多视场弹性散射信号的仿真 |
3.3.2 偏振信号的仿真 |
3.3.3 荧光和拉曼信号的仿真 |
3.4 本章小结 |
4 海洋激光雷达仪器定标与校验 |
4.1 海洋激光雷达仪器的定标 |
4.2 海洋激光雷达回波信号的校验 |
4.2.1 不同水质下的校验结果 |
4.2.2 不同接收视场角下的校验结果 |
4.2.3 偏振信号的校验结果 |
4.3 海洋激光雷达反演光学参数的校验 |
4.3.1 不同水质下的校验结果 |
4.3.2 不同接收视场角下的校验结果 |
4.4 本章小结 |
5 在内陆水体的典型实验及分析 |
5.1 千岛湖概况及水体特性 |
5.2 千岛湖实验航次 |
5.3 观测结果的时空分布特征 |
5.3.1 光学参数的观测结果 |
5.3.2 叶绿素a浓度的观测结果 |
5.4 激光雷达与原位仪器数据对比 |
5.4.1 荧光信号与叶绿素a浓度的关系 |
5.4.2 光学特性剖面与叶绿素a浓度的关系 |
5.5 本章小结 |
6 在中国近海的典型实验及分析 |
6.1 实验区域及航次介绍 |
6.2 观测结果 |
6.2.1 浙闽粤近海观测 |
6.2.2 珠江口“S”型观测 |
6.2.3 琼东“S”型观测 |
6.2.4 石梅湾昼夜观测 |
6.2.5 与原位仪器数据的对比 |
6.3 本章小结 |
7 总结与展望 |
7.1 本论文完成的工作总结 |
7.2 下一步的工作展望 |
参考文献 |
作者简历及攻读博士学位期间主要科研成果 |
(3)机载紫外前视测风激光雷达紫外大气散射及相关技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 紫外测风激光雷达国内外研究现状 |
1.2.2 紫外激光大气传输模型国内外研究现状 |
1.3 主要研究内容及章节 |
第2章 前视紫外测风激光雷达大气传输理论 |
2.1 引言 |
2.2 地球大气成分和分层结构 |
2.2.1 地球大气成分 |
2.2.2 地球大气分层结构 |
2.3 机载紫外前视测风激光雷达原理 |
2.4 紫外激光雷达大气传输特性 |
2.4.1 大气对紫外光的散射 |
2.4.2 大气对紫外光的吸收 |
2.4.3 大气湍流的影响 |
2.5 紫外光大气传输散射理论 |
2.5.1 单次散射 |
2.5.2 多次散射—经典蒙特卡罗模型 |
2.6 本章小结 |
第3章 机载紫外激光雷达大气传输模型的建立 |
3.1 引言 |
3.2 利用蒙特卡罗指向概率法建立紫外光大气传输模型 |
3.2.1 确定初始光子的发射方向余弦 |
3.2.2 定义光子空间坐标与散射方向余弦 |
3.2.3 判定光子是否被接收 |
3.2.4 计算光子接收概率 |
3.3 单次散射模型(n=1)仿真分析 |
3.3.1 单次散射收发间距对回波信号的影响 |
3.3.2 单次散射收发不共面角对回波信号强度的影响 |
3.3.3 单次散射不同激光光源对回波信号的影响 |
1)仿真分析'>3.4 基于蒙特卡罗指向概率法的多次散射(n>1)仿真分析 |
3.5 模型的验证 |
3.6 本章小结 |
第4章 紫外发射光源特性对回波信号的影响 |
4.1 引言 |
4.2 紫外激光光源的建模 |
4.2.1 利用正态分布随机数生成初始光子方向余弦 |
4.2.2 利用均匀分布随机数生成初始光子方向余弦 |
4.3 光源模型与MCNEE散射模型的联合仿真 |
4.4 接收端接收能量密度的分析 |
4.5 本章小结 |
第5章 湍流大气中的机载紫外激光传输模型 |
5.1 引言 |
5.2 收发共轴紫外探测链路的湍流传输 |
5.2.1 大气湍流基本原理 |
5.2.2 湍流对数正态分布模型 |
5.3 湍流环境中机载紫外前视激光雷达非共轴链路建模 |
5.4 湍流环境中紫外前视激光雷达非共轴链路模型仿真 |
5.5 本章小结 |
第6章 总结与展望 |
6.1 论文研究成果 |
6.2 创新点 |
6.3 下一步工作计划 |
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 |
(4)光电振荡器和光载无线技术的应用研究(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
ABSTRACT |
1 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 OEO及其研究进展 |
1.2.1 OEO在信号生成和处理中方面的研究进展 |
1.2.2 OEO在传感中的研究进展 |
1.3 RoF技术及其研究进展 |
1.3.1 光子辅助的微波信号生成技术 |
1.3.2 RoF技术与光接入网的融合 |
1.4 论文的主要工作和章节安排 |
2 OEO建模与性能分析 |
2.1 OEO起振理论 |
2.2 OEO建模与分析 |
2.2.1 几种常见的OEO理论模型 |
2.2.2 基于非线性时变模型的OEO建模 |
2.2.3 仿真结果及性能分析 |
2.3 小结 |
3 OEO在时钟恢复、解复用和色散监测中的应用 |
3.1 OEO在时钟恢复、解复用中的应用 |
3.1.1 引言 |
3.1.2 OEO的注入锁定特性 |
3.1.3 实验系统的结构和原理 |
3.1.4 对脉冲信号时钟恢复和解复用的实验结果和分析 |
3.1.5 对不归零码信号的时钟恢复和码型变换的实验结果和分析 |
3.1.6 小结 |
3.2 OEO在光纤色散监测中的应用 |
3.2.1 引言 |
3.2.2 微波光子滤波器 |
3.2.3 实验系统的结构和原理 |
3.2.4 实验结果和分析 |
3.2.5 小结 |
4 OEO在快响应、高分辨距离传感和曲率传感中的应用 |
4.1 OEO在快响应、高分辨距离传感中的应用 |
4.1.1 引言 |
4.1.2 准直透镜耦合损耗的计算 |
4.1.3 实验系统的结构和原理 |
4.1.4 实验结果和分析 |
4.1.5 小结 |
4.2 OEO在快响应、高分辨曲率和温度传感中的应用 |
4.2.1 引言 |
4.2.2 实验结构和原理 |
4.2.3 实验结果和讨论 |
4.2.4 小结 |
5 RoF技术在信号生成和接入网中的应用 |
5.1 基于光子辅助的 CPS-DSB调制的 FSK信号生成 |
5.1.1 引言 |
5.1.2 实验原理 |
5.1.3 实验结果和讨论 |
5.1.4 小结 |
5.2 高速MMW5G-FWA技术 |
5.2.1 引言 |
5.2.2 实验原理 |
5.2.3 实验结果和分析 |
5.2.4 小结 |
6 总结与展望 |
6.1 本论文主要的研究成果 |
6.2 存在不足与下一步拟进行的工作 |
参考文献 |
缩略词 |
作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
学位论文数据集 |
(5)快速射电暴的统计研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 射电望远镜 |
1.1.1 单口径射电望远镜 |
1.1.1.1 64m帕克斯射电望远镜 |
1.1.1.2 阿雷西博射电望远镜 |
1.1.1.3 绿岸望远镜 |
1.1.1.4 500m米口径球面射电望远镜 |
1.1.2 阵列射电望远镜 |
1.1.2.1 甚大干涉阵 |
1.1.2.2 平方公里阵列 |
1.1.2.3 低频微波阵列 |
1.1.2.4 CHIME/FRB望远镜 |
1.2 快速射电暴的发现 |
1.3 快速射电暴的主要观测性质 |
1.3.1 色散量 |
1.3.2 红移 |
1.3.3 时标与脉冲形状 |
1.3.4 偏振与旋转测量 |
1.3.5 光度与能量 |
1.3.6 亮温度 |
1.3.7 流量 |
1.3.8 寄主星系 |
1.3.9 周期 |
1.3.10 多波段对应体 |
1.4 快速射电暴的分类 |
1.4.1 非重复快速射电暴 |
1.4.2 重复快速射电暴 |
第2章 快速射电暴的理论模型 |
2.1 非重复暴的理论模型 |
2.1.1 双中子星并合 |
2.1.2 中子星与小行星碰撞 |
2.1.3 超大质量中子星塌缩 |
2.2 重复暴的理论模型 |
2.2.1 磁星的巨耀发簇 |
2.2.2 双中子星并合前的相互作用 |
2.2.3 脉冲星穿越小行星带 |
第3章 快速射电暴的统计性质研究 |
3.1 研究背景 |
3.2 样本选择 |
3.3 研究结果与讨论 |
3.3.1 脉冲宽度的分布 |
3.3.2 频率对脉冲宽度分布的影响 |
3.3.3 峰值流量密度与流量关系 |
3.3.4 红移与峰值流量密度关系 |
3.3.5 等待时间分布 |
3.3.6 等待时间与脉冲宽度的关系 |
第4章 总结与展望 |
参考文献 |
在读期间发表的学术论文及研究成果 |
致谢 |
(6)太阳射电暴源的观测和辐射传播模拟(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 太阳射电暴 |
1.1.1 观测特征 |
1.1.2 Ⅲ型射电暴 |
1.1.3 Ⅲb型射电暴 |
1.1.4 S型暴 |
1.1.5 从观测到理论 |
1.2 太阳射电暴的辐射机制 |
1.2.1 等离子体辐射机制 |
1.2.2 电了回旋脉泽辐射机制 |
1.2.3 辐射机制的问题 |
1.3 射电辐射的传播效应 |
1.3.1 传播效应对观测的影响 |
1.3.2 传播效应的模型 |
1.4 本论文工作内容 |
第2章 太阳射电观测方法和仪器 |
2.1 太阳射电观测方法 |
2.1.1 动态频谱 |
2.1.2 矢量偏振测向法(Goniopolarimetry) |
2.1.3 干涉成像 |
2.1.4 波束成形阵成像 |
2.2 太阳射电观测仪器 |
2.2.1 STEREO/WAVES,WIND/WAVES |
2.2.2 南希十米射电阵(NDA) |
2.2.3 低频射电阵(LOFAR) |
第3章 Ⅲ型射电暴的自动识别和源参数反演 |
3.1 研究背景 |
3.2 Ⅲ型暴的自动识别和参数提取 |
3.2.1 数据预处理 |
3.2.2 事件识别 |
3.2.3 频谱参数的提取和分析 |
3.3 NDA观测事件的统计结果 |
3.4 行星际Ⅲ型暴辐射源的前向模型 |
3.4.1 模型描述 |
3.4.2 数据处理 |
3.4.3 个例分析 |
3.5 小结 |
第4章 Ⅲ型暴时间宽度的决定因素研究 |
4.1 研究背景 |
4.2 事件概述 |
4.3 测量方法和结果 |
4.4 关键因素分析 |
4.4.1 电子速度色散 |
4.4.2 背景电子密度扰动 |
4.4.3 波动传播效应 |
4.5 小结 |
第5章 射电暴精细结构辐射源的观测研究 |
5.1 研究背景 |
5.2 Ⅲb-Ⅲ型暴源的LOFAR成像观测分析 |
5.2.1 数据处理 |
5.2.2 射电源的成像特征 |
5.2.3 比较分析 |
5.3 S型暴的精细结构与源区电子密度扰动 |
5.3.1 频漂率 |
5.3.2 频谱精细结构 |
5.3.3 精细结构的产生机制猜想 |
5.3.4 分析和讨论 |
5.4 小结 |
第6章 太阳射电辐射的传播效应模拟 |
6.1 研究背景 |
6.2 各向异性散射模型 |
6.3 射线追踪模拟结果 |
6.3.1 源的大小和持续时间 |
6.3.2 源的位置和偏移量 |
6.3.3 源的视移动速度和膨胀率 |
6.3.4 源辐射通量的方位角分布和亮度 |
6.4 小结 |
第7章 总结与展望 |
7.1 总结 |
7.2 展望 |
参考文献 |
附录A 附录 |
A.1 库伦吸收光学深度的定性分析 |
A.2 基频波光学深度积分数值收敛性 |
A.3 随机方程积分 |
A.3.1 Ito处理方式 |
A.3.2 Stratonovich处理方式 |
A.4 亮温度和辐射流量 |
致谢 |
在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
(7)基于表面共振模式耦合的近场热辐射增强(论文提纲范文)
致谢 |
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 黑体辐射 |
1.2 近场热辐射概念及研究现状 |
1.3 近场热辐射的应用 |
1.4 论文的主要研究工作和创新点 |
1.4.1 主要内容 |
1.4.2 本论文的主要创新点 |
1.5 本章小结 |
2 近场热辐射的理论计算 |
2.1 电磁场理论基础 |
2.1.1 麦克斯韦方程组 |
2.1.2 坡印廷矢量与倏逝波的能量场 |
2.2 涨落——耗散理论 |
2.3 菲涅尔反射系数 |
2.4 计算近场热辐射的其他方法 |
2.4.1 Derjaguin approximation |
2.4.2 严格耦合波模理论用于光栅结构的近场热辐射计算 |
2.5 本章小结 |
3 表面模式及其耦合模式对近场热辐射的贡献 |
3.1 石墨烯及其表面等离激元 |
3.2 六方氮化硼及双曲声子模式 |
3.3 基于石墨烯——六方氮化硼无限层异质结的近场热辐射增强 |
3.4 石墨烯辅助的二氧化硅/六方氮化硼杂化结构的近场热辐射增强 |
3.5 基于石墨烯——掺杂硅光栅及其多层异质结诱导的多重磁激元耦合的近场热辐射增强 |
3.6 本章小结 |
4 石墨烯——非晶石英的近场热辐射实验设计与样品制备 |
4.1 近场热辐射实验测量装置的难度和解决方法 |
4.2 近场热辐射实验测量装置与系统的设计 |
4.2.1 高精度三维位移装置和二维偏转装置 |
4.2.2 高温辐射体和低温接收体的平行对齐实验 |
4.2.3 真空腔及外部测量模块的设计与测量方法 |
4.3 高温辐射体与低温接收体的表面温度校对 |
4.4 样品制备及相关工艺 |
4.5 样品表面形貌及石墨烯拉曼谱的表征 |
4.6 本章小结 |
5 石墨烯——非晶石英的近场热辐射测量结果与理论分析 |
5.1 近场热辐射实验结果与理论分析 |
5.2 单晶石英与非晶石英的近场热辐射对比 |
5.3 两个结构不完全相同的物体间的近场热辐射 |
5.4 本章小结 |
6 总结与展望 |
6.1 总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
作者简历 |
(8)太赫兹主控振荡-功率放大量子级联激光器的幅度、偏振与轨道角动量调控(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 太赫兹应用 |
1.1.1 无损检测与安全检查 |
1.1.2 显微技术 |
1.1.3 生物医学 |
1.1.4 通信 |
1.2 太赫兹源 |
1.3 论文主要内容 |
第2章 太赫兹量子级联激光器的概述 |
2.1 量子级联激光器 |
2.2 太赫兹量子级联激光器 |
2.2.1 有源区结构 |
2.2.2 波导结构 |
2.2.3 幅度调控 |
2.2.4 偏振调控 |
2.2.5 轨道角动量调控 |
2.3 THz-QCL的应用与面临的挑战 |
第3章 偏振光与涡旋光的基本原理与研究现状 |
3.1 偏振光的基本原理与研究现状 |
3.1.1 偏振光的定义 |
3.1.2 偏振光的应用 |
3.1.3 偏振光的产生 |
3.2 涡旋光的基本原理与研究现状 |
3.2.1 涡旋光的定义 |
3.2.2 涡旋光的应用 |
3.2.3 涡旋光的产生 |
第4章 太赫兹量子级联激光器的制备与表征 |
4.1 材料外延生长 |
4.2 太赫兹量子级联激光器的制备 |
4.2.1 双金属波导THz-MOPA-QCL制备工艺 |
4.2.2 感应耦合等离子体刻蚀 |
4.2.3 金属空气桥 |
4.3 THz-QCL的表征方法 |
4.4 THz-QCL外延材料基本特性的表征 |
4.5 本章小结 |
第5章 太赫兹主控振荡功率放大量子级联激光器的定量模型与性能提升 |
5.1 THz-MOPA-QCL定量模型 |
5.1.1 器件结构与模型 |
5.1.2 模型验证 |
5.2 THz-MOPA-QCL结构设计 |
5.2.1 光栅耦合器设计准则 |
5.2.2 抑制自激振荡 |
5.3 THz-MOPA-QCL测试结果与分析 |
5.4 本章小结 |
第6章 基于光栅耦合器的太赫兹量子级联放大器 |
6.1 放大器原理与研究现状 |
6.2 结构设计 |
6.2.1 接收器设计 |
6.2.2 发射器设计 |
6.2.3 阈值增益 |
6.3 初步实验结果与分析 |
6.4 本章小结 |
第7章 偏振可控的THz-MOPA-QCL |
7.1 线偏振态的调控 |
7.1.1 结构设计 |
7.1.2 实验结果与分析 |
7.2 椭圆偏振态与圆偏振态的调控 |
7.2.1 结构设计 |
7.2.2 实验结果与分析 |
7.3 改进方案 |
7.4 本章小结 |
第8章 轨道角动量可控的THz-MOPA-QCL |
8.1 结构设计 |
8.1.1 一级分布反馈激光器设计 |
8.1.2 传输波导设计 |
8.1.3 谐振环设计 |
8.2 实验结果与分析 |
8.3 存在问题与解决方案 |
8.4 本章小结 |
第9章 总结与展望 |
9.1 全文总结 |
9.2 存在的问题 |
参考文献 |
附录 有源区结构与性能参数 |
1.编号M1398 |
2.编号M1617 |
3.编号S1802 |
4.编号M1616 |
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 |
(9)太阳射电爆发的系统研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 研究背景 |
1.1 引言-太阳概况 |
1.1.1 太阳结构 |
1.1.2 太阳活动 |
1.2 射电观测仪器以及定标 |
1.2.1 国内外的偏振计、频谱仪和日像仪 |
1.2.2 偏振计、频谱仪的定标 |
1.2.3 X射线太阳观测设备 |
1.3 X射线和射电辐射机制 |
1.3.1 亮温度与辐射转移 |
1.3.2 来自于耀斑的X射线辐射 |
1.3.3 来自于耀斑的射电辐射 |
1.3.4 通过厚靶硬X射线能谱计算射电流量 |
1.4 射电辐射、X射线与电子之间的关系 |
1.4.1 射电频谱对电子加速区域的位置判断 |
1.4.2 射电观测与X射线的时变曲线之间时间关系 |
1.4.3 通过X射线和米波/分米波的成像研究推断耀斑过程中相互作用区域电子演化 |
1.4.4 通过回旋同步辐射定量诊断耀斑高能电子 |
1.4.5 耀斑新的观测窗口:毫米到亚毫米波观测 |
1.4.6 在爆发事件中磁重联和电流片的证据 |
1.4.7 总结 |
第2章 蒙城射电频谱仪的定标 |
2.1 引言 |
2.2 观测 |
2.3 定标原理和方法 |
2.4 修正定标方法 |
2.5 结论与讨论 |
第3章 2015年8月27日耀斑源区分析 |
3.1 脉冲相射电源区分析 |
3.1.1 引言 |
3.1.2 多波段观测基本情况 |
3.1.3 脉冲相和缓变相辐射分量的分离 |
3.1.4 脉冲相能谱分析 |
3.1.5 小结 |
3.2 缓变成分源区的确定 |
3.3 发射度和微分发射度 |
3.4 数据分析和DEM方法 |
3.4.1 利用SDO/AIA计算DEM |
3.4.2 轫致辐射计算公式 |
3.4.3 不同DEM和EM的比较 |
3.5 冷等离子体假设和拟合射电频谱 |
3.5.1 冷等离子体假设 |
3.5.2 拟合射电频谱 |
3.6 结果和讨论 |
第4章 射电脉冲统计分析 |
4.1 引言 |
4.2 样本、分析方法和样本脉冲成分与缓变成分的统计特性 |
4.2.1 样本 |
4.2.2 功率谱分析 |
4.2.3 脉冲和缓变成分的统计特性 |
4.3 在短时标的流量密度的变化 |
4.3.1 归一化的小波分析 |
4.4 与X射线之间的关系 |
4.5 结论 |
4.6 附录A |
第5章 总结与展望 |
参考文献 |
致谢 |
在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
(10)基于多种激光雷达探测边界层参数的技术与方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究的背景和意义 |
1.2 边界层的定义与垂直结构 |
1.2.1 平坦地形边界层 |
1.2.2 城市边界层 |
1.2.3 森林边界层 |
1.2.4 海岸边界层 |
1.2.5 高山边界层 |
1.3 常见的地基遥感方法 |
1.3.1 雷达 |
1.3.2 声雷达 |
1.3.3 无线电声探测系统 |
1.3.4 激光雷达 |
1.3.5 微波辐射计、FTIR与DOAS |
1.4 论文的研究内容和安排 |
第2章 激光雷达探测原理与SGP气象站点 |
2.1 拉曼激光雷达 |
2.1.1 典型的拉曼激光雷达 |
2.1.2 拉曼激光雷达的原理基础 |
2.1.3 拉曼激光雷达测量水汽的原理 |
2.1.4 自行研制的全固态拉曼激光雷达 |
2.2 多普勒激光雷达 |
2.2.1 多普勒激光雷达的国内外发展 |
2.2.2 测风激光雷达的基本原理 |
2.2.3 多普勒激光雷达的探测方式 |
2.2.4 多普勒激光雷达应用举例 |
2.3 SGP气象站点 |
2.4 小节 |
第3章 利用拉曼激光雷达水汽数据反演边界层高度 |
3.1 常见的反演算法 |
3.1.1 阈值法 |
3.1.2 斜率法 |
3.1.3 小波变换 |
3.1.4 方差法 |
3.1.5 Richardson(RI)number方法 |
3.2 基于DP算法的改进斜率法 |
3.3 改进斜率法反演边界层高度 |
3.4 与探空数据的统计对比 |
3.5 小结 |
第4章 利用多普勒激光雷达垂直风场数据反演混合层高度和涡流的大小 |
4.1 混合层常见的反演算法 |
4.1.1 混合层探测的方法 |
4.1.2 方差法 |
4.1.3 方差法的结果及不足 |
4.2 改进的动态阈值方差法 |
4.3 基于小波算变换反演混合层高度 |
4.4 利用小波变换分析湍流的涡流能量分布 |
4.5 同时结合小波算法和改进的动态阈值方差法求混合层高度 |
4.6 利用FFT分析湍流的涡流尺寸 |
4.7 小节 |
第5章 混合层高度和边界层高度的日变化案例分析 |
5.1 不同天气下混合层高度和边界层高度的日变化 |
5.1.1 晴朗天气下混合层高度和边界层高度的日变化 |
5.1.2 有云天气下混合层高度和边界层高度的日变化 |
5.1.3 存在水平输运情况下混合层高度和边界层高度的日变化 |
5.1.4 温暖案例分析 |
5.1.5 不同天气情况下混合层和边界层日变化的对比 |
5.2 温暖大气的边界层高度周变换统计 |
5.2.1 温暖大气的边界层高度周变换统计 |
5.2.2 温暖大气的混合层高度周变化统计 |
5.3 小结 |
第6章 激光雷达新技术研究 |
6.1 采用外差技术的拉曼激光雷达探测水汽的方法 |
6.2 采用频率梳光源的差分吸收激光雷达技术 |
6.2.1 系统结构 |
6.2.2 技术原理与反演算法 |
6.2.3 频率梳激光雷达测常见温室气体 |
6.3 采用频率梳光源测FP标准具透过率曲线的方法 |
6.4 采用回音壁光源测FP标准具参数的方法 |
6.4.1 微流控芯片中回音壁模式的激光光源 |
6.4.2 采用微流控芯片中回音壁模式的激光光源测量FP透过率曲线 |
6.4.3 采用微流控芯片中回音壁模式的激光光源测量FP偏振特性 |
6.5 小节 |
第7章 总结与展望 |
7.1 总结 |
7.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
四、Receiver for 6-cm Polarization Observation Starts Working(论文参考文献)
- [1]降水云中动力和微物理特征的连续波雷达探测研究[D]. 崔晔. 南京信息工程大学, 2021(01)
- [2]海洋激光雷达系统研制及典型探测结果[D]. 徐沛拓. 浙江大学, 2021(01)
- [3]机载紫外前视测风激光雷达紫外大气散射及相关技术研究[D]. 张秋实. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所), 2021(01)
- [4]光电振荡器和光载无线技术的应用研究[D]. 唐宇. 北京交通大学, 2021(02)
- [5]快速射电暴的统计研究[D]. 张莹. 曲阜师范大学, 2021(02)
- [6]太阳射电暴源的观测和辐射传播模拟[D]. 张沛锦. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [7]基于表面共振模式耦合的近场热辐射增强[D]. 史可樟. 浙江大学, 2021(01)
- [8]太赫兹主控振荡-功率放大量子级联激光器的幅度、偏振与轨道角动量调控[D]. 朱海卿. 中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所), 2020(01)
- [9]太阳射电爆发的系统研究[D]. 王璐. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [10]基于多种激光雷达探测边界层参数的技术与方法研究[D]. 储玉飞. 中国科学技术大学, 2020(01)