高光谱分辨率激光雷达

高光谱分辨率激光雷达作为一种主动遥感设备，不仅能够获取高精度、高时空分辨率的大气垂直分布信息，还能够昼夜连续观测，具有其他大气探测设备不可替代的优势，对研究气溶胶的来源、传输及演化等机制具有十分重要的科学应用价值。本书系统建立了高光谱分辨率激光雷达的理论体系，并结合多波长偏振高光谱分辨率激光雷达的设计开发过程，详细介绍了系统设计的各项关键技术，对系统的定标、反演及数据应用进行了详细的论述。
本书对从事大气科学研究的科技人员及从事激光雷达相关工程领域研究与设计的科研人员具有重要参考价值，对我国大气激光雷达环境监测事业的发展具有十分积极的作用和良好的社会效益。

序言
前言
第1章激光雷达大气遥感基础1
1.1大气主要成分及分布1
1.2激光在大气中的传输4
1.2.1大气对光的衰减效应5
1.2.2大气对光的偏折效应6
1.2.3大气湍流效应7
1.2.4大气非线性效应9
1.3大气分子及气溶胶的光吸收特性10
1.3.1光与物质相互作用10
1.3.2大气分子的吸收13
1.3.3吸收性气溶胶16
1.4大气分子及气溶胶的光散射特性18
1.4.1大气分子散射18
1.4.2气溶胶粒子散射24
1.4.3散射光的偏振效应26
1.5本章小结27
参考文献28
第2章激光雷达原理与结构31
2.1激光雷达基本结构31
2.1.1发射装置31
2.1.2接收装置34
2.2激光雷达方程40
2.2.1系统参数41
2.2.2几何因子41
2.2.3后向散射系数43
2.2.4消光系数44
2.3弹性散射激光雷达45
2.3.1基本原理与反演方法46
2.3.2典型仪器50
2.3.3组网应用50
2.4非弹性散射激光雷达53
2.4.1基本原理与反演方法54
2.4.2典型系统57
2.4.3组网应用58
2.5本章小结60
参考文献61
第3章高光谱分辨率激光雷达原理63
3.1高光谱分辨率激光雷达发展历史63
3.2大气气溶胶探测HSRL系统69
3.2.1原理与系统结构69
3.2.2数据反演71
3.2.3误差分析74
3.3大气温度探测HSRL系统77
3.3.1原理与系统结构77
3.3.2反演方法79
3.4大气风场探测HSRL系统81
3.4.1测风的HSRL结构82
3.4.2数据反演86
3.4.3误差分析87
3.5本章小结93
参考文献93
第4章高光谱分辨率激光雷达光谱鉴频器99
4.1原子/分子吸收型光谱鉴频器99
4.1.1碘分子吸收池简介100
4.1.2碘分子吸收池的基本原理与建模101
4.1.3基于碘分子吸收池的HSRL实例105
4.2法布里-珀罗干涉仪鉴频器106
4.2.1法布里-珀罗干涉仪基本原理106
4.2.2FPI在HSRL中的光谱透过率建模评估108
4.2.3HSRL系统中FPI的优化设计110
4.2.4FPI(FPE)在HSRL系统中的典型应用112
4.2.5其他多光束干涉仪在HSRL中的应用114
4.3视场展宽迈克耳孙干涉仪鉴频器118
4.3.1视场展宽迈克耳孙干涉仪理论模型118
4.3.2FWMI在HSRL中的光谱透过率建模评估123
4.3.3HSRL系统中FWMI的优化设计125
4.3.4FWMI在HSRL的应用实例131
4.3.5其他双光束干涉仪在HSRL中的应用135
4.4干涉光谱鉴频器的性能对比140
4.4.1FWMI与FPI的光谱鉴频曲线141
4.4.2FWMI与FPI光谱鉴频性能比较141
4.5锁频技术145
4.5.1HSRL中的激光器锁频技术146
4.5.2干涉光谱鉴频器锁频技术150
参考文献159
第5章高光谱分辨率激光雷达重叠因子163
5.1重叠因子简介163
5.2理论建模法获取重叠因子165
5.2.1激光雷达重叠因子建模分析165
5.2.2典型激光雷达结构的重叠因子分析166
5.3实验定标法获取重叠因子171
5.3.1假设大气状态类方法172
5.3.2无须假设大气参数类方法173
5.3.3实验结果175
5.4无盲区激光雷达系统设计178
5.4.1系统对比178
5.4.2离轴非球面反射式望远镜设计180
5.4.3离轴反射式望远镜实验182
参考文献184
第6章高光谱分辨率激光雷达的气溶胶退偏振测量186
6.1大气及云-气溶胶退偏振成因186
6.2偏振激光雷达的基本结构188
6.2.1线偏振激光雷达188
6.2.2圆偏振激光雷达190
6.2.3线、圆偏振结合激光雷达191
6.2.4典型的偏振激光雷达介绍192
6.3偏振激光雷达系统理论模型198
6.3.1偏振光学的数学法则198
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