気象災害予測を目的とした雲の外形・内部計測に関する研究

气象灾害预报中云的外部和内部测量研究

• 批准号: 12780347
• 负责人: 椎名 達雄
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Wakayama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12780347/
• 关键词: ライダー; 雲; インライン; サーキュレータ; 非回折ビーム; 環境ビーム; 偏光; 気象災害; デポラリゼーション; 光サーキュレータ; ロブアンプ

気象災害予測を最終目的とし、ライダーを用いた雲の外形・内部計測を行うことを目的として研究を進めてきた。製作したライダーシステムは特にその光学系に工夫を凝らした。送受信に共通の光学系を使用するインライン型を採用し、その実現のために光サーキュレータを応用した。この光サーキュレータは送信ビームと受信エコーを分離するだけでなく、エコーを直交する偏光成分によって個別に受光できる特徴をもつ。また、カセグレン式望遠鏡の副鏡がビーム出射を妨げるのを防ぐために、送信レーザビームは1組のアキシコンプリズムによって環状ビームに変換される。この環状ビームは大気中を伝搬するにつれ、強度分布を変化させ、擬似的な非回折ビーム(Nearly Non-diffractive Beam)となる。これらの趣向をもとに望遠鏡視野角0.1mrad.で250mからの観測を可能とするインライン型ライダーシステムを製作した。レーザ光源にLD励起YLFレーザ(出力16kW、パルス幅5ns)、受光器にNIR enhanced Si-APD(感受率36A/W、量子効率40%)を使用してフィールドテストを行った。受光したエコー信号を製作した80dBLog-Amp.および1000倍Linear Amp.で増幅して観測を行った。現状として3km以上先のハードターゲット(山など)からのエコーは得られたものの、雲や大気からの後方散乱光を受光するには至っていない。kmレンジでの送受信光学系の光軸調整、APD受光回路のノイズ除去・S/Nの改善、および高分解能A/Dコンバータ、DSP等の利用で対応を図っていく。雲や大気からのエコー計測を可能とした上で、エコーを偏光成分で分離して測定できるメリットを活かし、雲内外の構造(氷晶/雨滴の識別、気流変化他)を計測・解析する予定である。統計的な解析を加味することで、局所的な気象災害の兆候を導出する。

気 like disasters can be ultimately を と し, ラ イ ダ ー を with い た cloud の appearance, internal measuring line を う こ と を purpose と し を て research into め て き た. The process of making たラ たラ ダ システム システム ら special にそ <s:1> department of optics に time を coagulation ら た た. Send trusted に common の を department of light use す る イ ン ラ イ type ン を made し, そ の be presently の た め に light サ ー キ ュ レ ー タ を 応 with し た. こ の light サ ー キ ュ レ ー タ は messenger ビ ー ム と trusted エ コ ー を separation す る だ け で な く, エ コ ー を rectangular す る polarization component に よ っ て individual に by light で き る, 徴 を も つ. ま た, カ セ グ レ ン telescope の secondary が ビ ー ム emergent を hinder げ る の を anti ぐ た め に, messengers レ ー ザ ビ ー ム は 1 group の ア キ シ コ ン プ リ ズ ム に よ っ て annular ビ ー ム に variations in さ れ る. こ の annular ビ ー ム は large 気 を 伝 move す る に つ を れ, intensity distribution variations change さ せ and quasi similar な the inflexion ビ ー ム (Nearly Non - diffractive Beam) と な る. こ れ ら の boring to を も と に telescope view Angle 0.1 mrad. で 250 m か ら の 観 を measurement may と す る イ ン ラ イ ン type ラ イ ダ ー シ ス テ ム を making し た. レ ー ザ light に LD wound up YLF レ ー ザ (16 kw of output, パ ル ス picture 5 ns), by light に NIR enhanced Si - APD (susceptibility 36 a/W, quantum sharper rate 40%) を use し て フ ィ ー ル ド テ ス ト を line っ た. By light し た エ コ ー signal を making し た dblog 80 - Amp. お よ び 1000 times Linear Amp. で rights of し て 観 measuring line を っ た. Status quo と し て more than 3 km first の ハ ー ド タ ー ゲ ッ ト (mountain な ど) か ら の エ コ ー は have ら れ た も の の, big cloud や 気 か ら を の rear scattered light by light す る に は to っ て い な い. Km レ ン ジ で の sent trusted の department of optical axis adjustment, APD by light circuit の ノ イ ズ remove S/N の improvement, お よ び high decomposition can A/D コ ン バ ー タ, DSP の using で 応 seaborne を 図 っ て い く. Big cloud や 気 か ら の エ コ ー measuring を may と し た で, エ コ ー を polarization component separation で し て determination で き る メ リ ッ ト を live か し, interior and exterior の cloud structure (氷 / crystal raindrops の identification, 気 flow - he) を metering, parsing す る designated で あ る. The な analysis of statistics を adds flavor to する する とで, and the な meteorological disaster <s:1> omen of the bureau を leads to する.

项目成果

南英治: "インライン型ライダーシステムの光学系の検討"2001年電子情報通信学会総合大会講演論文集 エレクトロニクス 【□!1】. (発表予定). (2001)

Eiji Minami：“在线激光雷达系统光学系统的研究”2001 年 IEICE 电子学大会论文集 [□!1]（演示文稿预定）。

Eiji Minami(南英治): "In-line Type Lidar System for Cloud Measurement"PIERS 2001 Progress in Electromagnetics Research Symposium. (発表予定). (2001)

Eiji Minami：“用于云测量的在线型激光雷达系统”PIERS 2001 年电磁学研究研讨会进展（即将发表）。

南 英治, 他: "インライン型ライダーシステムの光学系の検討"電子情報通信学会 2001年総合大会講演論文集 エレクトロニクス1. 394 (2001)

Eiji Minami 等人：“直列式激光雷达系统光学系统的研究”IEICE 2001 General Conference Proceedings Electronics 1. 394 (2001)

Eiji Minami, c: "In-line Type Lidar System for Cloud Measurement"PLERS 2001 Proceedings. 576 (2001)

Eiji Minami, c：“用于云测量的在线型激光雷达系统”PLERS 2001 论文集。

Tastuo Shiina, c: "Optical Circulator for In-line Type Compact Lidar"Applied Optics. (Accepted).

Tastuo Shiina，c：“用于直列式紧凑型激光雷达的光学循环器”应用光学。