摘要：　在粒子模拟的PIC(particle in cell)模式中,与场有关的物理量如电磁场等分配在固定的网格点上,而粒子则可在计算区域的任意位置上.设计了一个二维三分量的粒子模拟程序,并用它计算了空间物理中两种常见的物理现象:束流不稳定性和磁场重联.在束流不稳定性问题中,一束速度为Vb=10VA(VA为Alfv啨n速度)的等离子体在背景等离子中运动,通过波粒相互作用可激发沿磁场方向传播的Alfv啨n波.在磁场重联问题中,具有Harris形态的电流片可自发地引起磁场重联,并且By分量的磁场具有四极形分布.

摘要：设计了基于Fabry-Perot（FP）标准具的中高层大气（20~60 km）多普勒测风激光雷达（DWL）系统。介绍了激光雷达的多普勒测风基本原理;根据探测指标分别给出了DWL的发射机、接收机、发射接收光学和风场反演等子系统方案,重点对接收机的参数进行了详细的设计与分析;最后对全系统的信号信噪比、探测偏差进行了理论模拟。得出的结论为：当脉冲累计时间为5 min（15 000 shots）时,该系统在晚上60 km高度处的探测偏差为3.6 m/s。

摘要：目前我国尚缺乏25~60 km大气风场实时探测手段,为此研制了60 km车载瑞利测风激光雷达。介绍了系统总体结构,对分系统的研制做了详细描述。为提高风场反演的精度,设计了标准具通过率函数校准系统。提出了标准具通过率函数校准方法,并开展实验对标准具通过率函数进行了校准。校准结果表明,接收机性能稳定,各参数测量标准差均小于0.06。该系统在德令哈地区对15~60 km大气风场进行了观测,获得了水平风场的测量结果,并与当地探空气球的探测结果进行了比对,30 km以下一致性较好。对风速、风向测量误差进行了计算,40 km以下,风速测量误差≤4 m/s,风向测量误差≤6°,40 km以上,风速测量误差≤8 m/s,风向测量误差≤18°。该系统设计合理,性能稳定,能够实时探测10~60 km大气风场。

摘要：一台用于观测对流层和平流层风场的车载瑞利测风激光雷达于安徽合肥建成,该雷达使用双边缘技术,设计探测高度10~40 km,距离分辨率分别为100 m（20 km高度以下）和500 m（20 km高度以上）。在2011年夏季该雷达于新疆乌鲁木齐地区（42.1°N,87.1°E）进行了风场观测实验并成功观测到了平流层准零风层大气结构,给出了几组夜间典型的风场数据,根据观测结果得出：准零风层底部高度稳定在17~18 km高度而不随时间变化,而准零风层厚度则随时间有一个先增大后减小的趋势,并在北京时间凌晨0点~3点期间达到最大值。在观测中出现的准零风层厚度最大值超过15 km,最小值则仅有约2~3 km。分析认为：准零风层厚度的变化与夜间平流层接收到的紫外线辐射强度变化有关,同一时刻不同纬度上的平流层接收的紫外线辐射强度变化程度不同,导致平流层温度梯度继而大气环流的速度发生变化,从而引起准零风层厚度变化。

摘要：概述了瑞利多普勒测风激光雷达的基本工作原理,讨论和分析了基于F-P标准具双边缘鉴频技术的测量精度,在窄带实验光源和宽带发射光源入射下,分别测量了鉴频器的透过率曲线,并比较了两种光源入射下由于频率响应函数引起的系统误差。结果表明：瑞利测风激光雷达的频率响应函数满足设计要求,在-100~100 m/s的径向风速动态范围内,系统误差随径向风速的增大而增大,宽带光源测量时,由频率响应函数引起的系统误差在0.74~1.38 m/s之间;窄带光源测量时,由频率响应函数引起的系统误差在0.75~0.84m/s之间。窄带光源较宽带光源测量时,系统误差降低了0~0.48m/s。

摘要：研制了用于瑞利散射多普勒激光雷达的三通道法布里-珀罗（Fabry-Pérot）标准具,采用He-Ne激光对其进行检测,利用产生的干涉图案检测了两个边缘通道的厚度差为74.70±2.24 nm,对应频谱间隔为5.05±0.07 GHz;锁定通道与其中一个边缘通道的厚度差为27.16±1.90 nm,对应频谱间隔为1.79±0.07 GHz。数值模拟结果表明：采用脉冲能量350 mJ波长355 nm、重复频率30 Hz的激光器和口径450 mm的望远镜,利用该标准具作为鉴频器,在0-40 km高度,瑞利散射多普勒激光雷达的径向风速测量误差小于2.53 m/s,测量精度比理论设计值2.94 m/s提高了约14.1%。

摘要：为了研究平流层大气风场,介绍了分子散射多普勒测风激光雷达的基本原理。基于测量误差最小和消除气溶胶的影响设计了标准具的参量。设计了分子测风激光雷达接收机,该接收机结构紧凑,可以灵活便捷地放置在机架上。并将本接收机用于分子测风激光雷达系统中进行了标准具透过率的测量和风廓线的初步测量。结果表明,标准具透过率曲线测量的结果和设计的大体一致,速率灵敏度较设计的略微下降,风廓线趋势和美国Goddard系统所测量的大体一致,这说明本系统光学接收机能够完成分子的多普勒风速测量。

摘要：描述了利用三通道Fabry-Perot(F-P)标准具作为鉴频器直接探测多普勒风场的原理。优化了三通道F-P标准具的设计参数。介绍了基于三通道F-P标准具研制的测风激光雷达接收机的结构。利用355 nm脉冲光,通过调节PZT电压来改变标准具的腔长,对标准具的透过率曲线进行了初步测量,并分析了标准具的参数,标准具的带宽和峰值透过率较设计时分别增大了13%和10%。介绍了利用四波束反演水平风场的方法。根据标准具参数和信噪比计算的速度灵敏度较设计时下降了0.09%,风速精度在40 km以下优于5 m/s。同时,与风廓线雷达进行了比对,对163组数据的风速差进行统计,平均值为0.22 m/s,标准差为1.67 m/s,表明两者有较高的一致性。

摘要：介绍了全球大气风场观测的重要性,研制了一台基于三通道标准具的车载瑞利多普勒测风激光雷达,用于平流层的风场探测。较为详细地介绍了测风的基本原理、系统的总体结构以及技术参数。利用紫外光在大气分子中的低吸收和高散射特点选取355 nm作为工作波长。描述了三通道标准具的结构以及利用脉冲光对标准具的透过率曲线进行了扫描,结果表明,标准具实测参数与设计参数基本一致,信号通道1和信号通道2峰值透过率分别为68.6%和67.5%。两个边缘通道的间隔为4.6 GHz。利用调试好的系统对合肥地区平流层进行了初步的风场探测,测试结果表明,该激光雷达系统稳定性达到设计指标。

摘要：为满足氦(He)激光雷达系统的探测指标,实现200~1000km大气中He原子密度的测量,对He密度探测激光雷达系统的参数和性能进行设计(主要包括激光发射部分、光学接收部分、数据采集和控制部分),对比在不同亚稳态He密度、不同积分时间、不同距离分辨条件下系统接收光子数与距离的关系,其中亚稳态He的密度对信号强度的影响最大。用较低高度的瑞利散射信号标定共振荧光信号,获得相对数密度曲线和信噪比(SNR)曲线。仿真结果显示,在积分时间为30min,距离分辨为50km,亚稳态He原子[He(2~3S)]密度最低的情况下,在250~530km高度范围内,相对误差小于2%,SNR大于40。结果证明系统设计的参数可以满足高层大气He原子密度的探测要求,对将来系统的实现有一定参考价值。