講座主題：臨近空間大氣探測(cè)激光雷達(dá)研制與應(yīng)用
主講人： 程學(xué)武
工作單位：中國(guó)科學(xué)院精密測(cè)量科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新研究院
活動(dòng)時(shí)間：2021年5月26日 10:00-11:20
講座地點(diǎn)：光電學(xué)院1511報(bào)告廳
主辦單位：煙臺(tái)大學(xué)光電信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院
內(nèi)容摘要：
臨近空間通常指距地面20～100公里的空間區(qū)域，它處于傳統(tǒng)航空器的最高飛行高度和衛(wèi)星的最低軌道高度之間，是地球空間多圈層的重要組成部分。臨近空間以其獨(dú)特的空間物理環(huán)境特性及重要的學(xué)術(shù)科研價(jià)值，使其成為人類認(rèn)知地球空間的新領(lǐng)域。臨近空間的重要科研意義與應(yīng)用價(jià)值引起了國(guó)際上的廣泛關(guān)注，然而臨近空間的探測(cè)研究卻存在相當(dāng)大的困難，這是由于臨近處在一個(gè)很“尷尬”的高度范圍，普通航空飛行器的飛行高度通常在20km以下，天基衛(wèi)星的飛行高度通常在100km以上，而在20km-100km的空域范圍，飛機(jī)和衛(wèi)星難以長(zhǎng)時(shí)間駐留，可謂“飛機(jī)上不去，衛(wèi)星下不來(lái)”。因此，對(duì)臨近空間進(jìn)行原位探測(cè)，存在很大的技術(shù)障礙。
激光雷達(dá)是一種主動(dòng)式光學(xué)探測(cè)設(shè)備，由于其具有高時(shí)空分辯、高精度和不存在探測(cè)盲區(qū)的優(yōu)點(diǎn)，能實(shí)時(shí)有效地監(jiān)測(cè)中高層大氣的風(fēng)場(chǎng)、溫度、密度、波動(dòng)結(jié)構(gòu)等信息，已逐漸成為中高層大氣監(jiān)測(cè)的最重要手段，越來(lái)越受到世界上各主要國(guó)家的關(guān)注和重視。在世界范圍內(nèi)，已經(jīng)有一些研究機(jī)構(gòu)研制出能探測(cè)中高層大氣風(fēng)場(chǎng)、溫度、密度、成分的多種激光雷達(dá)，但激光雷達(dá)由于受到工作原理限制，都只能工作在某一特定高度范圍，如中高層或者中低層，無(wú)法做到高低空同時(shí)兼顧；并且，目前世界絕大多數(shù)激光雷達(dá)都只能在夜間工作，以避免白天強(qiáng)烈的太陽(yáng)背景光噪聲；大多數(shù)激光雷達(dá)采用染料激光器方案，由于染料激光器采用液態(tài)溶劑，其運(yùn)輸和維護(hù)困難，并且染料本身的壽命有限，更換和維護(hù)相對(duì)較為頻繁；激光雷達(dá)系統(tǒng)復(fù)雜，穩(wěn)定性低，自動(dòng)難以實(shí)現(xiàn)，多需要有人實(shí)時(shí)值守、實(shí)時(shí)調(diào)整；這一系列問(wèn)題為激光雷達(dá)的進(jìn)一步推廣和運(yùn)行帶來(lái)了很大阻礙。
本報(bào)告主要介紹一種全高程、全天時(shí)、全自動(dòng)大氣風(fēng)場(chǎng)、溫度、密度同時(shí)測(cè)量的激光雷達(dá)，通過(guò)采用全固態(tài)激光器技術(shù)、原子濾光器高中低風(fēng)場(chǎng)同時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)等方案，解決了中低層大氣和高層大氣需要兩種不同機(jī)制的激光雷達(dá)同時(shí)測(cè)量的世界性難題，將兩臺(tái)激光雷達(dá)融入一臺(tái)激光雷達(dá)之中，有效減小激光雷達(dá)的系統(tǒng)組成與功耗，可實(shí)現(xiàn)從近地面至110公里高中低大氣風(fēng)場(chǎng)、溫度、密度、波動(dòng)的全天時(shí)測(cè)量，使我們獲得了全高程、全天時(shí)、長(zhǎng)期連續(xù)的高時(shí)空分辨率、高精度的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。為大氣波動(dòng)傳播及非線性相互作用過(guò)程、大氣潮汐變化特性、大氣能量、動(dòng)量循環(huán)過(guò)程、高中低大氣相互耦合過(guò)程等科研上的焦點(diǎn)研究課題帶來(lái)了巨大幫助,為空間環(huán)境監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)、科學(xué)研究提供有效觀測(cè)手段，大幅度地提升了我國(guó)在空間環(huán)境檢測(cè)方面的綜合國(guó)力和技術(shù)水平。
主講人介紹：
程學(xué)武男，正高級(jí)工程師，博士生導(dǎo)師，中國(guó)科學(xué)院青年突擊手、中國(guó)科學(xué)院關(guān)鍵技術(shù)人才。
2019/04-至今 中科院精密測(cè)量科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新研究院，正高級(jí)工程師
2018/11-2019/03中國(guó)第35次南極科學(xué)考察
2018/01-2018/10美國(guó)猶他州立大學(xué)，訪問(wèn)學(xué)者
2011/02-2017/12中科院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所，正高級(jí)工程師
2010/07-2011/01美國(guó)猶他州立大學(xué)，訪問(wèn)學(xué)者
2006/07-2010/06中科院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所，高級(jí)工程師
2003/09-2006/06中國(guó)科學(xué)院研究生院，獲理學(xué)碩士學(xué)位
1999/07-2003/08中科院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所，工程師
1995/09-1999/06中南民族大學(xué)電子工程系，獲工學(xué)學(xué)士學(xué)位
獲獎(jiǎng)及榮譽(yù)：
2011年國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)
2009年湖北省技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)
2006年湖北省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)
