基于后向散射增强效应的双望远镜大气湍流激光雷达
摘要
基于激光在湍流大气中传输的后向散射增强效应，提出探测大气湍流强度的双望远镜硬目标反射激光雷达。该激光雷达系统包含一个发射通道和两个接收通道，其中一个接收通道与发射通道重合，而另一个接收通道与发射通道平行且横向偏移15 cm。基于同轴与离轴接收通道回波信号的功率比，表征接收望远镜处硬目标反射信号的后向散射增强系数与大气湍流强度之间的关系。开展静稳天气且湍流强度均匀情况下的初步观测实验，实验数据表明：当利用光束中心与加热器距离变化模拟湍流强度变化时，随着两者间距离减小，湍流强度增强，激光雷达的后向散射增强系数也单调增加；而在相同观测条件下，随着积分路径增加，后向散射增强系数单调增加并表现出饱和趋势。同时分析夜间温度和风速变化与后向散射增强系数的相关性：夜间地面温度的逐步下降趋势与常规湍流强度下降趋势基本一致，表现出较好的相关性，Pearson相关系数R为0.95；而风速的随机性不同于常规湍流强度下降趋势，其相关性较差，Pearson相关系数R为0.67。双望远镜硬目标反射激光雷达可为大气湍流探测提供有效手段。
引用本文（GB/T 7714）
李仕春 Li Shichun, 王宇轩 Wang Yuxuan, 宋程 Song Cheng, 等. 基于后向散射增强效应的双望远镜大气湍流激光雷达[J]. Acta Optica Sinica, 2024.
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