Том 32, номер 01, статья № 10

Аннотация:

Приводится сравнение экспериментальных и расчетных данных о форме пика увеличения обратного рассеяния при распространении пучка в турбулентной атмосфере. Рассмотрены две схемы построения двухканального турбулентного лидара и проведены расчеты отношения лидарных эхосигналов и фактора влияния турбулентности на среднюю мощность рассеянного света на приемнике в зависимости от геометрических характеристик приемопередатчика. Рекомендуемый диаметр приемопередающих апертур лидара составляет 50–70 мм. Для создания безопасного для глаз лидара с повышенным потенциалом предложено использовать лазер с длиной волны 355 нм. Получены оценки эхосигналов и фактора влияния турбулентности для дневных и сумеречных значений фоновой засветки. Для ультрафиолетового турбулентного лидара оценена возможность дистанционного обнаружения турбулентных зон в тропосфере.

Ключевые слова:

атмосферная турбулентность, увеличение обратного рассеяния, лидар

Список литературы:

1. Гурвич А.С. Лидарное зондирование турбулентности на основе эффекта усиления обратного рассеяния // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2012. Т. 48, № 6. С. 655–665.
2. Гурвич А.С. Лидарное позиционирование областей повышенной турбулентности ясного неба // Изв. РАН. Физ. атмосф. и океана. 2014. Т. 50, № 2. С. 166–174.
3. Гурвич А.С. Лидар. Патент на полезную модель № 116245. Зарегистрировано в Государственном реестре полезных моделей Российской Федерации 20 мая 2012 г.
4. Виноградов А.Г., Кравцов Ю.А., Татарский В.И. Эффект усиления обратного рассеяния на телах, помещенных в среду со случайными неоднородностями // Изв. вузов. Радиофиз. 1973. Т. 16, № 7. С. 1064–1070.
5. Банах В.А., Миронов В.Л. Локационное распространение лазерного излучения в турбулентной атмосфере. Новосибирск: Наука, 1986. 173 с.
6. Афанасьев А.Л., Гурвич А.С., Ростов А.П. Экспериментальное исследование эффекта усиления обратного рассеяния в турбулентной атмосфере // XVIII Междунар. симпоз. «Оптика атмосферы и океана. Физика атмосферы». Иркутск, 2012. C. C95–C99.
7. Разенков И.А., Банах В.А., Надеев А.И. Устройство для регистрации усиления обратного рассеяния в атмосфере. Патент на полезную модель № 153460. Зарегистрировано в Государственном реестре полезных моделей Российской Федерации 24 июня 2015 г.
8. Банах В.А., Разенков И.А. Аэрозольный лидар для исследования усиления обратного атмосферного рассеяния. II. Конструкция и эксперимент // Оптика атмосф. и океана. 2015. Т. 28, № 2. С. 113–119.
9. Banakh V.A., Razenkov I.A., Smalikho I.N. Laser echo signal amplification in a turbulent atmosphere // Appl. Opt. 2015. V. 54, N 24. P. 7301–7307.
10. Банах В.А., Разенков И.А. Лидарные измерения усиления обратного рассеяния // Оптика и спектроскопия. 2016. Т. 120, № 2. С. 339–348.
11. Banakh V.A., Razenkov I.A. Refractive turbulence strength estimation based on the laser echo signal amplification effect // Opt. Lett. 2016. V. 41, N 19. P. 4429.
12. Разенков И.А. Турбулентный лидар. I. Конструкция // Оптика атмосф. и океана. 2018. Т. 31, № 1. С. 41–48; Rаzеnkov I.А. Turbulent lidar: I – Design // Atmos. Ocean. Opt. 2018. V. 31, N 3. P. 273–280.
13. Разенков И.А. Турбулентный лидар. II. Эксперимент // Оптика атмосф. и океана. 2018. Т. 31, № 2. С. 81–89; Rаzеnkov I.А. Turbulent lidar: II – Experiment // Atmos. Ocean. Opt. 2018. V. 31, N 3. P. 281–289.
14. Банах В.А., Смалихо И.Н. Определение интенсивности оптической турбулентности по обратному атмосферному рассеянию лазерного излучения // Оптика атмосф. и океана. 2011. Т. 24, № 4. С. 300–307; Banakh V.A., Smalikho I.N. Determination of optical turbulence intensity by atmospheric backscattering of laser radiation // Atmos. Ocean. Opt. 2011. V. 24, N 5. P. 457–465.
15. Смалихо И.Н. Расчет коэффициента усиления обратного рассеяния лазерного излучения, распространяющегося в турбулентной атмосфере, с использованием численного моделирования // Оптика атмосф. и океана. 2012. Т. 25, № 9. С. 796–800; Smalikho I.N. Calculation of the backscatter amplification coefficient of laser radiation propagating in a turbulent atmosphere using numerical simulation // Atmos. Ocean. Opt. 2013. V. 26, N 2. P. 135–139.
16. Банах В.А. Усиление средней мощности обратно рассеянного в атмосфере излучения в режиме сильной оптической турбулентности // Оптика атмосф. и океана. 2012. Т. 25, № 10. С. 857–862; Banakh V.A. Enhancement of the laser return mean power at the strong optical scintillation regime in a turbulent atmosphere // Atmos. Ocean. Opt. 2013. V. 26, N 2. P. 90–95.
17. Воробьев В.В., Виноградов А.Г. Влияние фоновой турбулентности в лидарных исследованиях турбулентности ясного неба // Оптика атмосф. и океана. 2013. Т. 26, № 12. С. 1015–1022; Vorob’ev V.V., Vinogradov A.G. Effect of background turbulence in lidar investigations of clear air turbulence // Atmos. Ocean. Opt. 2014. V. 27, N 2. P. 134–141.
18. Воробьев В.В. О применимости асимптотических формул восстановления параметров «оптической» турбулентности из данных импульсного лидарного зондирования. I. Уравнения // Оптика атмосф. и океана. 2016. Т. 29, № 10. С. 870–875; Vorob’ev V.V. On the applicability of asymptotic formulas of retrieving “optical” turbulence parameters from pulse lidar sounding data: I – Equations // Atmos. Ocean. Opt. 2017. V. 30, N 2. P. 156–161.
19. Воробьев В.В. О применимости асимптотических формул восстановления параметров «оптической» турбулентности из данных импульсного лидарного зондирования. II. Результаты численного моделирования // Оптика атмосф. и океана. 2016. Т. 29, № 11. С. 987–993; Vorob’ev V.V. On the applicability of asymptotic formulas of retrieving “optical” turbulence parameters from pulse lidar Sounding data: II – Results of numerical simulation // Atmos. Ocean. Opt. 2017. V. 30, N 2. P. 162–168.
20. American National Standard Z136.1-1993.
21. Measures R.M. Laser Remote Sensing. Florida: Krieger Publishing Company, 1992. 510 p.
22. Разенков И.А. Аэрозольный лидар для непрерывных атмосферных наблюдений // Оптика атмосф. и океана. 2013. Т. 26, № 1. С. 52–63; Rаzеnkov I.А. Aerosol lidar for continuous atmospheric monitoring // Atmos. Ocean. Opt. 2013. V. 26, N 4. P. 308–319.
23. Надеев А.И. О точности регистрации в режиме счета фотонов при наличии фона // XXIV Рабочая группа «Аэрозоли Сибири»: тез. докл. Томск, 2018. C. 61.
24. Кауль Б.В. Антенный комплекс для лазерного зондирования верхних слоев атмосферы // Оптика атмосф. и океана. 1992. Т. 5, № 4. С. 431–436.
25. Беляев Б.И., Беляев М.Ю., Десинов Л.В., Казак А.А., Катковский Л.В., Роговец А.В. Спектральные распределения яркости излучения при спектрометрировании земли из космоса // Журн. прикл. спектроск. 2012. Т. 79, № 4. С. 669–675.
26. Razenkov I.A., Eloranta E.W., Razenkov I.I. Stable Coaxial Lidar Tranceiver // 25th International Laser Radar Conf. St. Petersburg, Russia. 2010. P. 195–198.
27. Razenkov I.A., Eloranta E.W., Hedrick J.P., Holz R.E., Kuehn R.E., Garcia J.P. A High Spectral Resolution Lidar Designed for Unattended Operation in the Arctic // 21st International Laser Radar Conf. Quebec, Canada. 2002. P. 57–60.