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。

The final goal of disaster prediction is to improve the cloud shape and internal measurement. The production of this special optical system takes a lot of time. The common optical system for transmitting and receiving signals is used in the following ways: The light source is divided into two parts: transmitting part, receiving part, separating part, orthogonal part, polarized part, and individual receiving part. The secondary mirror of the telescope is equipped with a set of ring mirrors for transmission. The ring beam is a Nearly non-diffusive Beam. The telescope angle of view is 0.1mrad. The telescope angle of view is 250m. The telescope angle of view is 0.1mrad. The use of LD-excited YLF light source (output 16kW, optical amplitude 5ns), NIR enhanced Si-APD light receiver (sensitivity 36A/W, quantum efficiency 40%) The signal received is 80 dB Log-Amp. and 1000 times Linear Amp. The current situation is more than 3km away from the front of the mountain, and the rear of the mountain is scattered with light. The optical axis adjustment of the transmission and reception optical system, the improvement of the APD light receiving circuit, the high resolution energy A/D converter, and the utilization of DSP are also discussed. The measurement and analysis of the structure inside and outside the cloud (identification of crystals/raindrops, conversion of gas flow) can be carried out. Statistical analysis and prediction of natural disasters

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。