講座主題：臨近空間大氣探測激光雷達研制與應用
主講人： 程學武
工作單位：中國科學院精密測量科學與技術創(chuàng)新研究院
活動時間：2021年5月26日 10:00-11:20
講座地點：光電學院1511報告廳
主辦單位：煙臺大學光電信息科學技術學院
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。臨近空間以其獨特的空間物理環(huán)境特性及重要的學術科研價值，使其成為人類認知地球空間的新領域。臨近空間的重要科研意義與應用價值引起了國際上的廣泛關注，然而臨近空間的探測研究卻存在相當大的困難，這是由于臨近處在一個很“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，飛機和衛(wèi)星難以長時間駐留，可謂“飛機上不去，衛(wèi)星下不來”。因此，對臨近空間進行原位探測，存在很大的技術障礙。
激光雷達是一種主動式光學探測設備，由于其具有高時空分辯、高精度和不存在探測盲區(qū)的優(yōu)點，能實時有效地監(jiān)測中高層大氣的風場、溫度、密度、波動結(jié)構(gòu)等信息，已逐漸成為中高層大氣監(jiān)測的最重要手段，越來越受到世界上各主要國家的關注和重視。在世界范圍內(nèi)，已經(jīng)有一些研究機構(gòu)研制出能探測中高層大氣風場、溫度、密度、成分的多種激光雷達，但激光雷達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，無法做到高低空同時兼顧；并且，目前世界絕大多數(shù)激光雷達都只能在夜間工作，以避免白天強烈的太陽背景光噪聲；大多數(shù)激光雷達采用染料激光器方案，由于染料激光器采用液態(tài)溶劑，其運輸和維護困難，并且染料本身的壽命有限，更換和維護相對較為頻繁；激光雷達系統(tǒng)復雜，穩(wěn)定性低，自動難以實現(xiàn)，多需要有人實時值守、實時調(diào)整；這一系列問題為激光雷達的進一步推廣和運行帶來了很大阻礙。
本報告主要介紹一種全高程、全天時、全自動大氣風場、溫度、密度同時測量的激光雷達，通過采用全固態(tài)激光器技術、原子濾光器高中低風場同時監(jiān)測技術等方案，解決了中低層大氣和高層大氣需要兩種不同機制的激光雷達同時測量的世界性難題，將兩臺激光雷達融入一臺激光雷達之中，有效減小激光雷達的系統(tǒng)組成與功耗，可實現(xiàn)從近地面至110公里高中低大氣風場、溫度、密度、波動的全天時測量，使我們獲得了全高程、全天時、長期連續(xù)的高時空分辨率、高精度的監(jiān)測數(shù)據(jù)。為大氣波動傳播及非線性相互作用過程、大氣潮汐變化特性、大氣能量、動量循環(huán)過程、高中低大氣相互耦合過程等科研上的焦點研究課題帶來了巨大幫助,為空間環(huán)境監(jiān)測、預報、科學研究提供有效觀測手段，大幅度地提升了我國在空間環(huán)境檢測方面的綜合國力和技術水平。
主講人介紹：
程學武男，正高級工程師，博士生導師，中國科學院青年突擊手、中國科學院關鍵技術人才。
2019/04-至今 中科院精密測量科學與技術創(chuàng)新研究院，正高級工程師
2018/11-2019/03中國第35次南極科學考察
2018/01-2018/10美國猶他州立大學，訪問學者
2011/02-2017/12中科院武漢物理與數(shù)學研究所，正高級工程師
2010/07-2011/01美國猶他州立大學，訪問學者
2006/07-2010/06中科院武漢物理與數(shù)學研究所，高級工程師
2003/09-2006/06中國科學院研究生院，獲理學碩士學位
1999/07-2003/08中科院武漢物理與數(shù)學研究所，工程師
1995/09-1999/06中南民族大學電子工程系，獲工學學士學位
獲獎及榮譽：
2011年國家技術發(fā)明二等獎
2009年湖北省技術發(fā)明二等獎
2006年湖北省科技進步二等獎
