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武汉大学“紫外多波长激光雷达系统”
来源:作者:本站
每到晴天,武汉大学珞珈山上空总会出现神秘的激光,直达100公里的大气层。神秘的激光是武汉大学空间物理学专家、长江学者易帆及其团队研制的激光雷达系统所发出的。由于激光雷达系统的"辛勤工作",易帆及其团队率先完整地获得了我国高空100公里以内区域的第一手大气温度资料。9月28日,武汉大学"紫外多波长激光雷达系统"通过教育部专家的验收。

大气温度、密度和风场是"高空气象"的三大关键参数。长期以来,气象专家们在地面上布设了100多个天气雷达,基本掌握了空中10公里以下的低空气象,飞机所到之处遭遇到的风、雨、雷、电等变化因此被悉数掌握。但更高的"高空气象"状况如何,由于探测设备的限制而成为鞭长莫及的研究盲区,从而影响到火箭、卫星等的精确发射。

从上世纪90年代开始,易帆及其团队开始尝试设计并研发能探测高空气象的大型雷达装置,并取得系列成果。2001年研制成功当时国内功率孔径积最大的钠共振荧光/瑞利激光雷达;2003年研制成功亚洲第一台铁共振荧光激光雷达,首次得到了我国上空30-80公里的大气密度和温度资料;2004年完成了铁玻尔兹曼激光雷达原理样机实验,在我国率先实现了30-100km范围内大气温度的地基遥感探测;2005年完成了某型号地面原理样机的研制;2006年完成了瑞利/拉曼/米散射激光雷达的研制;2007年研制成功钙原子共振荧光激光雷达。

据易帆介绍,激光的发射波长为纳米量级,容易与被探测物发生反应并产生多种散射回波。地面通过接收散射光,就可探测到大气中的温度、密度以及其他微量成分。此前,大气探测所用的无线电雷达发出的波长太大,难以与被探测物发生反应。此次申请鉴定的紫外多波长激光雷达系统已经实现了对中层顶金属铁、钠、钙层的常规探测,完成了对低层大气气溶胶的全天时观测,获得了从近地面直到100公里范围内大气的温度剖面。"紫外多波长激光雷达系统"在国家重大科学工程"东半球空间环境地基综合监测子午链(简称子午工程)"中得到应用。

根据科技查新结果,这些激光雷达系统的其总体技术水平位居前列:其中铁激光雷达的多项主要技术指标达到了领先水平,功率孔径积位居第一。另外,利用该系统实现的共体积铁、钙、钠的联合观测未见国内外专利及非专利文献报道。该激光雷达系统形成了我国当前最强大的中高层大气地基遥感探测平台,武汉大学也成为激光雷达相关高级技术人才的培养基地。

以中国科学院院士王水、吕达仁为主的专家组认为,该系统总体上达到国际先进水平,某些领域处于国际领先地位,部分关键技术指标位于世界第一。
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