几种特征气体瑞利布里渊散射光谱特性研究.pdf

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1、学校代码10406分类号TN249密级学号080080402016题目几种特征气体瑞利布里渊散射光谱特性研究作者方伟学科、专业测量计量技术及仪器指导教师刘大禾教授、何兴道教授申请学位日期2011年6月学校代码：10406分类号：TN249学号：080080402016南昌航空大学硕士学位论文学位研究生几种特征气体瑞利布里渊散射光谱特性研究硕士研究生：方伟导师：刘大禾教授、何兴道教授申请学位级别：硕士学科、专业：测试计量技术及仪器所在单位：测试与光电工程学院答辩日期：2011年6月授予学位单位：南昌航空大学TheStudyofRayleighBrillouinScatteringSpectraI

2、nSeveralCharacteristicGasesADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterOnMeasuringandTestingTechnologiesandInstrumentsbyWeiFangUndertheSupervisionofProf.DaheLiuandProf.XingdaoHeCollegeofMeasuringandOpticalEngineeringNanchangHangkongUniversity,Nanchang,ChinaJun.2011摘要随着大气探测技术的发展，瑞利-布里渊（rayleigh-brillou

3、in）散射激光探测技术作为一种新兴的探测技术，将成为未来大气探测发展的方向之一。本文开展了瑞利-布里渊散射激光探测技术的理论模拟和实验研究工作，为大气瑞利-布里渊散射激光雷达的研究提供理论依据和实验基础。大气瑞利-布里渊散射频移与大气的温度、压强、空气密度等相关参数是有着一定的关系，通过探测到的瑞利-布里渊散射信号与瑞利-布里渊模型的对比反演可以得到其中的某一参量，因此研究瑞利-布里渊散射模型对大气瑞利-布里渊散射激光探测系统的研究有着至关重要意义。本文对光谱的谱线展宽理论进行了介绍及动力学线性方程(WangChang-Uhlenbeck，简称WCU)、碰撞算子函数进行了研究及S6碰撞模型。利

4、用S6模型对影响瑞利-布里渊散射的因素进行模拟仿真对比分析其谱形变化规律得知，随着压强和温度的增加气体的瑞利布里渊散射光谱明显变强；在对不同的气体的模拟表明，分子量的变化对其的影响很小；对不同波长的入射光的模拟表明，入射光波长越大瑞利布里渊散射光越强，通过以上的理论模拟工作为实验提供理论上依据。通过以上的工作，在实验方面本文主要研究利用窄带单模激光研究压强对散射信号的影响。首先，以532nm连续激光为光源，利用法布里-珀罗(Fabry-Perot,简称F-P)干涉仪，通过与F-P的本征信号干涉图对比，测得了在90°方向上的散射信号，通过对比F-P本身的干涉图和散射信号的干涉图，证明的确接收到了

5、散射信号；其次，再利用532nm脉冲激光为光源，测得不同压强下气体的180°后向散射信号，并且与不同压强下的F-P干涉图对比，实验结果表明，压强的变化对散射信号有明显的影响，压强增加散射信号加强且其散射谱增宽，瑞利散射信号的增强对布里渊信号的探测是有利。关键字：瑞利-布里渊散射、谱线展宽、S6模型、法布里-珀罗干涉仪IAbstractWiththedevelopmentsofatmosphericdetectiontechniques,Rayleigh-Brillouinscatteringoflaserdetectiontechnologyasanewdetectiontechnology,

6、willbeanewdirectionofdevelopmentoflaserdetectiontechnologyinthefuture.Inthispaper,aseriesofbasictheoryandexperimentonRayleigh-BrillouinScatteringhasbeendone,thatprovidestheoreticalandexperimentalbasisfortheatmosphericRayleigh-Brillouinscatteringoflaserradar.AtmosphericRayleigh-Brillouinfrequencyshif

7、tarerelatedwithtemperature，pressure,airdensity,andotherrelatedparameters.OneofthoseparameterscanbeinvertedbytheRayleigh-BrillouinsignalcomparisonwiththeRayleigh-Brillouinmodel.Therefore,Rayleigh-Brill