首页期刊导航|光学学报
期刊信息/Journal information
光学学报
光学学报

曹健林

月刊

0253-2239

aos@siom.ac.cn

021-69918427

201800

上海市嘉定区清河路390号（上海800-211信箱）

光学学报/Journal Acta Optica SinicaCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本学报是国内外公开发行的光学学术刊物，反映中国光学科技的新概念、新成果、新进展。内容主要包括量子光学、非线性光学、适应光学、纤维光学、激光与物质相互作用、激光器件、全息和信息处理、光学元件和材料等。为我国光学科技人员与国内外同行进行学术交流、开展学术讨论以跟踪学科前沿和发展我国光学事业服务。
正式出版
收录年代

    光声层析重建飞秒光丝二维横向图像仿真研究

    曾庆伟刘磊胡帅李书磊...
    101-111页
    查看更多>>摘要：准确获取飞秒激光成丝横截面图像及其沉积能量空间分布信息，对于成丝动力机制研究和促进诸多基于光丝的实际大气应用发展具有重要意义。本文基于热传导方程和波动方程构成的光声信号前向仿真模型，理论模拟了利用环阵式光声层析系统接收飞秒激光在空气介质中成丝诱导产生超声脉冲信号的过程;然后，利用延迟叠加算法对飞秒激光大气传输成丝沉积能量横向分布图像进行了反向重建，并分析了测量系统中关键器件超声换能器的中心频率、带宽、表面尺寸和探测表面灵敏度等性能参数对光丝沉积能量分布图像重建结果的影响。结果表明，单丝诱导产生的声压脉冲信号频谱为单峰结构，而多丝声压脉冲信号频谱为多峰结构;相比于单丝图像重建，多丝图像重建受"孔径效应"影响更显著;换能器的性能参数对光丝图像的重建效果有显著的影响，换能器的带宽越大、表面直径越小，以及表面灵敏度系数越大，越有利于光丝沉积能量分布图像重建效果的提升。该研究结果可为真实大气条件下飞秒激光传输成丝沉积能量空间分布的实验测量提供一定的理论支撑。

    飞秒激光激光成丝能量沉积光声信号超声换能器反投影

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    大气辐射传输计算中气溶胶模型评估及选取

    汪沁程晨施海亮王先华...
    112-121页
    查看更多>>摘要：利用AOD-AROD气溶胶分类方法，选用MODIS数据，分析研究区域气溶胶模型的年际变化规律。在规律不明显的月份，分析了气象要素和气溶胶源对模型的影响，构建了基于随机森林方法的多时相气溶胶模型评估方法，即后向轨迹与大气概率分布场分析方法，并分析了多时相气溶胶模型评估方法的准确性，讨论误差原因。使用所提方法评估了香河地区的气溶胶模型，并使用TROPOMI L1B数据对评估结果进行验证。研究结果显示，采用该模型对香河地区的气溶胶类型进行评估的准确度为71。04％，辐亮度模拟的平均误差率减少了 38。25％，表明该方法能有效提高气溶胶模型选择的准确性。

    大气光学气溶胶模型大气辐射传输计算多源数据气象要素随机森林

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    大气消光系数多基线透射式光电测量影响分析

    曹韩晖陈洪耀张黎明李佳伟...
    122-135页
    查看更多>>摘要：针对透射式消光系数测量精度不高、难以实现自校准等问题，研究一种基于主动光源的多波段、多基线透射式消光系数测量方法，定量分析光电探测电路信号分辨率、噪声特性、动态范围、随机噪声、响应温度敏感性、数字信号处理、背景辐射等因素对消光系数的影响。结果表明:探测光电流应不小于1。27×10-7A，每次移动距离应不小于1m，每个测量点时长应不少于40 s，采样率应不小于10 kHz，在目前可实现的基线距离5～20 m范围内，采用谱峰搜索法或取样积分法进行准同步测量，消光系数测量精度受随机噪声影响小于0。8％，这为仪器实现高精度测量研究提供理论基础。

    大气光学消光系数变基线透射仪光电测量大气透过率

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    基于风云三号G星/中分辨率光谱成像仪-降水型近红外通道数据的大气可降水量反演

    谢艳清袁德帅樊程张立国...
    136-144页
    查看更多>>摘要：中分辨率光谱成像仪-降水型(MERSI-RM)是中国首颗低倾角轨道气象卫星风云三号G星(FY-3G)的主要载荷之一。FY-3G的过境时间与FY-3D和Terra等大多数极轨气象卫星存在明显差异，基于FY-3G/MERSI-RM开发的大气可降水量(PWV)数据对于天气系统等研究具有重要意义。然而，目前尚缺乏可获取的MERSI-RM PWV数据。为填补这一空白，本文面向MERSI-RM开发了一套半经验PWV反演算法。该算法首先对MERSI-RM数据和地基PWV数据进行时空匹配，继而基于东半球的匹配结果完成水汽反演模型的构建。该算法仅通过一个简单的公式就可以实现水汽反演，具有极高的反演效率。基于西半球地基数据的验证结果显示，使用半经验反演算法开发的MERSI-RM PWV数据的均方根误差和相对误差分别为0。20 cm和0。10。与基于常用的辐射传输模型算法开发的MERSI-RM PWV数据相比，使用本文提出的半经验PWV反演算法开发的MERSI-RM PWV数据，误差至少减小了 33％;与当前被广泛使用的Terra/中分辨率成像光谱仪(MODIS)官方PWV数据(MOD05)相比，误差至少减小了 65％。上述结果表明，本文面向MERSI-RM开发的PWV反演算法具有较高的反演精度。为对半经验反演算法进行更加全面的评估，并提供更多的建模方法选择，本文还测试了基于随机分配数据构建的PWV反演模型。使用地基数据的验证结果显示，基于上述两种方法构建的PWV反演模型的反演精度的差别可忽略不计。实际应用时，用户可对上述建模方法进行自由选择。

    遥感反演大气可降水量风云三号G星中分辨率光谱成像仪-降水型

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    大气影响下激光无线能量传输接收端多场耦合特性

    侯一超孟宪龙张璞郑澳洲...
    145-155页
    查看更多>>摘要：通过比尔定律和功率谱反演法计算得到激光束在大气传播过程中所产生的大气衰减和大气湍流的影响，进而获得激光到达接收端时的光场分布，同时基于非线性回归和实验研究获得光伏电池模型的基本参数，构建中远距离下的激光无线能量传输系统接收端多物理场模型，并通过仿真分析在经历不同湍流强度大气传输之后接收端的光-电-热多场耦合特性。结果表明，大气对激光传输造成严重的影响，使得接收端前的光场分布发生严重畸变，进而使得激光无线能量传输接收端光伏电池的输出功率以及光电转换效率呈现下降趋势，大气湍流折射率结构常数由C2n=2×10-15m-2/3增大至C2n=2× 10-13m-2/3时，接收端的最大功率下降了 0。054 W，光电转换效率下降了 1。51％。同时，不同波长的激光束、传输距离、大气湍流强度等是制约激光无线能量传输系统效率的重要因素，激光无线能量传输系统接收端的光-电-热多场耦合特性分析，对于激光无线能量传输系统的设计和改进具有重要意义。

    大气光学激光无线能量传输大气湍流多场耦合I-V特性

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    大气折射导致的激光北斗单向授时偏差

    邢子轩卢麟项鹏戴卫恒...
    156-163页
    查看更多>>摘要：为满足大多数位置不定用户高精度、机动灵活的授时需求，充分发挥空间激光授时的优势，提出了激光北斗单向授时体制下由大气折射导致的授时偏差的解算方法。分别利用国家气象数据中心的累月平均和每日实测气象数据进行大气折射率分层建模，并以此为基础仿真研究大气折射导致的激光北斗四星对地单向授时偏差的波动范围。结果表明:在北斗中地球轨道条件下，大气折射导致的激光北斗单向授时偏差在几十ns量级，使用累月平均和每日实测气象数据建立的大气折射率分层模型计算得到的授时偏差整体差异在100ps量级，有望采用大气模型预测校消方法将大气折射导致的授时偏差降低到ps量级。

    大气光学大气折射激光北斗单向授时偏差

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    基于可变荧光统计法的藻类活体细胞密度宽范围检测实验

    王勰殷高方赵南京胡翔...
    164-173页
    查看更多>>摘要：提出区间增益系数动态调整的可变荧光统计学分布检测方法，以可变荧光统计分析法为基础，随机抽样测量，统计可变荧光值的方差σ2。分析不同细胞密度样本的可变荧光值方差矿与区间增益系数a之间的关系，利用区间增益系数动态调整方法准确测量宽细胞密度范围内的活体藻细胞密度。实验结果表明，该方法对羊角月牙藻细胞密度检测上限达到4640 cells·mL-1，较原始方法提高了近200倍;蛋白核小球藻、羊角月牙藻、斜生栅藻和杜氏盐藻检测结果与显微镜分析法的检测结果具有较高的一致性，相关系数R2均在0。999以上，相对误差绝对值均小于20。00％;直接测量楯形多甲藻与羊角月牙藻的混合藻种，检测结果与显微镜分析法的检测结果也具有较高的一致性，相对误差绝对值均小于20。00％。

    海洋光学可变荧光活体藻细胞密度检测区间增益系数动态调整

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    大气环境监测卫星星载IPDA激光雷达的大气二氧化碳柱浓度反演及多源数据对比验证

    赖锴婕卜令兵王勤毛志华...
    174-186页
    查看更多>>摘要：基于星载积分路径差分吸收(IPDA)激光雷达探测数据对全球二氧化碳柱浓度(XCO2)进行反演并利用全球CO2柱浓度观测网(TCCON)、轨道碳观测者2号(OCO-2)卫星以及碳追踪器三者的CO2数据产品验证了反演结果的准确性。结果表明:IPDA激光雷达的反演结果与TCCON的观测结果一致性较好，两者的平均偏差为0。3×10-6，决定系数(R2)为0。952，均方根误差(RMSE)为0。584×10-6。与OCO-2和CT的XCO2数据产品的对比结果也显示出IPDA激光雷达反演结果与TCCON数据产品的吻合程度均高于OCO-2卫星与碳追踪器，进一步表明IPDA激光雷达能够获得更准确的全球XCO2观测数据。IPDA激光雷达对于不同地表类型上空的XCO2探测精度存在一定差异，在空间分辨率为50 km(陆地)和100 km(海洋)下，其探测精度主要分布在(0。80～0。82)× 10-6与(0。76～0。78)× 10-6，均满足1× 10-6的探测精度要求。星载IPDA激光雷达的全天时、高精度探测技术将在今后全球碳源碳汇研究中发挥重要作用。

    大气二氧化碳大气环境监测卫星星载激光雷达积分路径差分吸收验证

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    指数Weibull信道下FTN无线光通信盲均衡优化算法

    曹明华孙沁雪姚瑞芳张悦...
    187-196页
    查看更多>>摘要：针对指数Weibull信道模型下大气湍流效应导致的光信号相位噪声、信号畸变和超奈奎斯特(FTN)技术引入的码间干扰(ISI)问题，提出一种判决反馈恒模均衡两步(TS-DFE-CMA)优化算法。该算法将判决反馈思想引入恒模均衡(CMA)来提升系统抵抗各类干扰的能力，同时采用两步(TS)优化思想更新步长系数以控制计算复杂度并提高系统均衡性能。将所提算法与恒模均衡维特比-维特比相位估计(CMA-VVPE)、TS-CMA-VVPE和DFE-CMA 3种算法进行性能对比，结果表明，所提算法的误码率(BER)最低，TS-CMA-VVPE次之。引入FTN的ISI后，在弱湍流信道和FTN加速因子为0。9的条件下，与TS-CMA-VVPE算法相比，所提算法的误码性能提升了 16。01％，误差矢量幅度(EVM)性能提升了 6。49％。

    大气光通信超奈奎斯特指数Weibull信道盲均衡算法

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    宽带多载波微波光链路的自适应非迭代线性化技术

    卢冰陈康侯维刚白一凡...
    197-205页
    查看更多>>摘要：本文针对宽带多载波微波光子链路(MPL)中产生的带内三阶交调失真(IMD3)和带外互调失真(XMD)，给出了相应的非线性失真模型，然后基于失真模型中的XMD和IMD3信号与基频信号符号相反的特性来获取具有闭式解的代价函数，从而在快速自适应获取最优线性化系数的同时完成对XMD和IMD3的补偿。与现有的XMD和IMD3补偿方法相比，该方法无需系统和信号的先验参数，无需复杂的训练和迭代优化过程，实用性更好。仿真结果表明，在基于马赫-曾德尔调制器的MPL中传输多音信号时，链路中产生的XMD和IMD3分别被抑制了 35 dB和29 dB以上;此外，当传输多载波正交频分复用信号时，信号的误差矢量幅值从8。1％优化到了 2。2％。

    微波光子学数字线性化三阶交调失真互调失真

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据