青年人才是国家战略人才力量的源头活水。中共中央办公厅、国务院办公厅近日印发的《关于进一步加强青年科技人才培养和使用的若干措施》中指出：将支持青年科技人才在国家重大科技任务中“挑大梁”“当主角”，国家科技创新基地要大力培养使用青年科技人才。
《光学学报》作为有情怀、有担当、有特色、有作为的中文先锋学术期刊，积极响应国家号召，在2022年推出“空间、大气、海洋与环境光学”（SAME）专题刊，同时组建了一支强有力的青年编委团队。他们有朝气、有活力，不仅勇攀科技高峰，还积极踊跃为期刊献计献策献文，是促进中国科技期刊建设的生力军和后备力量！
为集中展示青年编委风采，编辑部定向邀约，组织首期“SAME青年编委专辑”，共收录16篇特邀论文，分别涵盖激光雷达、温室气体探测、光谱传感技术、光学散射技术以及海洋光通信等领域。希望本期专辑能够为空间光学（S）、大气光学（A）、海洋光学（S）和环境光学（E）等相关领域的广大研究人员提供参考，促进合作交流。
文章系统介绍了国际首个大气探测激光雷达(ACDL)基于碘分子滤波器的星载光谱探测激光雷达（HSRL）系统，并利用HSRL系统测量数据，通过数据预处理和数据反演得到了气溶胶的退偏振比、后向散射系数、消光系数和激光雷达比等重要的光学参数。同时选取2022年6月途径撒哈拉沙漠地区和2023年6月途径加拿大山火地区的ACDL的卫星数据，分析了不同气溶胶类型的光学参数的垂直分布特征及变化特征。ACDL相比传统的激光雷达，如美国NASA的星载激光雷达CALIOP，无需假定激光雷达比参数来反演大气气溶胶和云的光学参数，具有独特的高精度大气气溶胶和云光学参数剖面探测能力，对全球环境监测、气候变化和天气研究具有重要意义。（点击查看详情）
文章来源：光学学报, 2023, 43(18): 1899901
文章根据星载主动激光雷达和被动探测技术的发展现状，结合未来星载大气探测技术的发展趋势和应用需求，较为全面地总结了星载激光雷达载荷轨道及其重要技术参数，分别从云、气溶胶、温室气体和大气风场等主要大气环境参数方面与星载被动光学遥感载荷进行了比较分析，并探讨了主被动星载大气探测载荷各自的优劣势和未来发展方向，为未来不同应用场景的大气探测载荷选择提供参考，有助于更好地利用卫星数据反演全球大气环境参数，服务于全球环境和气候变化研究。（点击查看详情）文章来源：光学学报, 2023, 43(18): 1899902
文章以大气金属层激光雷达采用的激光器发展历程为主线，介绍了地基激光雷达对大气金属层探测研究的发展过程以及国内外现状与趋势，并着重指出：固体激光发射方案具有能量高、稳定可靠、光束质量好等诸多优点，是大气金属层激光雷达探测的未来发展方向。研究中高层大气区域金属层的基本物理、化学过程，对于完善日地系统空间天气耦合链、保障航天器和航天活动具有重要意义。（点击查看详情）文章来源：光学学报, 2023, 43(18): 1899903
文章系统地回顾和总结了地基Mie散射激光雷达反演研究的进展与挑战。论文在回顾地基Mie散射激光雷达的探测原理和发展历程的基础上，重点梳理了Mie散射激光雷达重叠因子修正、云和气溶胶层次检测、数据反演等关键问题的研究进展与挑战，并对代表性方法的思想特点及其适用性进行了深入探讨。最后，论文指出Mie散射激光雷达的近地表信号修正、弱层次信号检测和病态方程反演问题目前仍然是挑战，相关技术和算法的创新、优化与验证是未来研究的重要努力方向。(点击查看详情)文章来源：光学学报, 2023, 43(18): 1899907
文章基于布设于辽宁省觉华岛的Wind3D 6000型相干多普勒测风激光雷达（中国海洋大学与青岛镭测创芯公司联合研制）对风场进行连续垂直观测，对2020年9月至2021年5月的观测数据进行分析，研究表明，该区域边界层低空急流的风向主要受到大尺度天气环流背景以及海岸线走势的影响；在沿海区域不同背景风场下，海陆热力性质差异引起的温度梯度会为急流形成提供有利或不利条件，进而影响急流特征分布。夜间边界层低空急流通过增强近地层大气垂直扩散能力，加速PM2.5浓度的降低或削弱其增长速度。该工作对于边界层急流结构特征及其对PM2.5浓度影响研究具有重要参考意义。（点击查看详情）文章来源：光学学报, 2023, 43(18): 1899909
温室气体探测篇
文章结合大气甲烷卫星遥感发展现状与双碳目标的战略需求，对大气甲烷卫星传感器和遥感算法进行了全面综述。首先，卫星发展情况“全梳理”：按照热红外被动探测、短波红外被动探测、主动探测三种类型对大气甲烷探测卫星及传感器的发展进行了全面详细的梳理与阐述。重点包括卫星传感器的甲烷探测窗口、光谱分辨率、空间分辨率和精度等信息。其次，反演算法“全覆盖”：对各类传感器的不同算法的原理、适用条件和反演精度等进行了归纳总结，包括差分吸收光谱算法、proxy反演算法、光子路径长度概率密度函数算法、全物理算法和神经网络算法等，并对全物理算法进行了重点关注。最后，未来趋势“全总结”：对甲烷卫星遥感和反演研究的发展趋势进行了总结，从平台传感器、反演算法、精度和战略需求等方面展开分析，重点考虑数据应用需求，旨在为我国大气甲烷卫星遥感体系建设提供参考。（点击查看详情）文章来源：光学学报, 2023, 43(18): 1899904
文章综述了卫星遥感臭氧的发展进程，包括臭氧卫星探测载荷、臭氧卫星遥感反演技术和臭氧卫星遥感应用，并着重分析了臭氧对空气质量的影响，包括臭氧污染时空特征分析、典型污染事件分析、臭氧污染与气象条件相互作用等。概况而言，卫星可通过紫外谱段和红外谱段分别获取整层臭氧信息和臭氧的垂直分布信息，目前臭氧柱总量监测精度较高，但对流层中低层和近地面臭氧浓度反演精度还有待提高。根据现阶段的技术水平，可采用多种技术方法的结合来提升中低层臭氧的探测能力。臭氧污染的监管和防控需要摸清来源，准确评估污染的成因，可从前体物排放、化学转化、气象影响、三维传输等方面逐步进行解析。VOCs和NOx的协同减排是我国臭氧治理的根本所在，也是下一步的重点研究方向。（点击查看详情）文章来源：光学学报, 2023, 43(18): 1899905
文章分析了国内外主要的温室气体通量的测量方法，包括针对地球生态系统通量的测量方法和针对人为排放通量的测量方法。回顾了地基原位通量测量网络、地基和星载被动遥感技术和以激光雷达为代表的主动遥感技术的研究现状与进展，分析了当前测量技术对人为碳排放的探测能力。结合国内外发展趋势，提出温室气体监测的主要发展方向：首先是通过卫星组网实现全球温室气体高时空分辨遥感；其次同化陆海空天平台的测量数据，获得全覆盖、高分辨、高精度的温室气体浓度和风场；最后开发温室气体同化预报系统，建立准确的不同尺度的温室气体源汇模型。（点击查看详情）文章来源：光学学报, 2023, 43(18): 1899906
文章综述了以S5P/TROPOMI、 GHGSat-D/WAF-P、GF-5/AHSI为代表的可用于煤炭行业甲烷排放监测的遥感卫星技术，分析了相应的甲烷柱浓度及排放速率反演方法及其适用条件与局限性，提出了基于现有的卫星遥感技术构建中国煤炭行业“自上而下”甲烷排放清单的三点研究内容，采用TROPOMI数据和简化质量平衡法，反演全国十四个大型煤炭基地的甲烷排放；基于10nm分辨率的高光谱遥感卫星，检测与量化全国数千家煤矿的甲烷排放量；挖掘不同尺度遥感卫星观测之间的内在联系，开展协同分析。本文工作有望推动卫星遥感技术在煤炭行业甲烷减排中发挥切实作用，助力国家“双碳”目标实现。（点击查看详情）文章来源：光学学报, 2023, 43(18): 1899908
光谱传感技术篇
文章通过研究QEPAS技术中石英音叉工作的基本原理，提出了一种T字头石英音叉设计方案，该设计有效解决了共振频率过高、能量积累时间短、叉指间距小等问题，实现了共振频率8930.93 Hz、品质因数11164、叉股间隙1.73 mm的优异结果，与商用石英音叉相对比，基于T字头石英音叉的水汽QEPAS系统信噪比提升了60.65％，验证了此石英音叉传感性能的优越性。（点击查看详情）文章来源：光学学报, 2023, 43(18): 1899910
文章综述了干涉型全光学光声光谱气体传感技术的研究进展，重点探讨了基于法布里-泊罗干涉仪（FPI）的全光学光声光谱技术。分别从基于膜片式FPI的全光学光声光谱技术、FPI与腔增强等相结合的全光学光声光谱技术、基于FPI的小型化全光学光声光谱技术及相关应用等方面进行了阐述，分析了目前全光学光声光谱技术的研究挑战和应用瓶颈。未来，在不断提升探测灵敏度的同时，全光学光声光谱气体传感技术将继续朝着高稳定性、低成本、小型化等方向发展，并有望进入实用化阶段。（点击查看详情）文章来源：光学学报, 2023, 43(18): 1899911
文章综述了当前无人机平台的类型、优缺点以及相关应用场景，评论了适用于无人机的四种激光光谱传感技术原理以及相应的小型化激光传感器应用，对比了各种开源无人机模拟器、机载计算机和地面站的优缺点，讨论了将激光气体传感器与无人机相结合所面临的问题和解决方案，最后阐述了小型激光传感器与无人机在气体监测领域的巨大潜力和价值。无人机激光监测技术的促进有利于完善我国“天地空”一体化立体监测体系，这对于中国参与全球环境治理和在应对气候变化国际合作领域发挥引领作用提供科技支撑，对中国建设美丽世界以及构建人类命运共同体有着积极的作用。（点击查看详情）文章来源：光学学报, 2023, 43(18): 1899912
文章制备了下包层为氟化镁、芯层为硫系玻璃的梯形光波导甲烷传感器，采用片上波长调制光谱技术，开展了气体检测实验，将仿真结果与实验结果进行了对比，证明了基于波长调制光谱的仿真模型的准确性。狭缝波导是常用的非悬浮波导气体传感器结构，优化了下包层为氟化镁、芯层为硫系玻璃的狭缝波导传感器结构，外限制因子达到了42%。根据实验测试得到的噪声幅值，理论研究了狭缝波导气体传感器和波长调制光谱技术结合的性能，分析了环境压强和工艺误差对狭缝波导气体传感器性能的影响。本工作为基于波长调制光谱的片上气体传感器的设计提供了指导。文章来源：光学学报, 2023, 43(18): 1899913
文章研制了一台一体化结构的近红外虚像相位阵列光谱仪，光谱分辨率高达4.5 皮米，单帧谱宽为25 纳米，结合旋转光栅结构实现了1.26 - 1.50 微米宽光谱测量。以CO2气体为例，测量了1.43 微米附近P支和R支的吸收光谱，实验结果与HITRAN数据库模拟光谱吻合，证明了研制的虚像相位阵列光谱仪测量准确性。该装置在大气痕量探测、精密测量及基础物理化学研究等领域有着重要的应用前景。（点击查看详情）文章来源：光学学报, 2023, 43(18): 1899914
水体光学特性篇
文章针对悬浮粒子的测量与分析问题，从测量技术、计算理论、实测数据分析几方面对光散射相关进展进行了综述，并重点关注了基于粒子散射偏振分析提取的悬浮粒子研究进展；研究表明基于偏振散射的光学测量方法不仅能实现原有粒子散射过程的检测，还能借助偏振矢量分析有效扩展实验数据的信息维度，从而为不同粒子类别和属性差异的细化识别提供可能，展示了散射偏振测量在悬浮粒子测量领域具有重要的应用价值，也为后续研究人员在更复杂气溶胶悬浮粒子测量方面提供了重要解决思路。（点击查看详情）文章来源：光学学报, 2023, 43(18): 1899915
水下光通信篇
文章设计并搭建了基于模拟海洋湍流信道的激光通信实验平台，实验研究了因斯-高斯（Ince-Gaussian，IG）光束在海洋湍流信道下光束传输及通信特性。其中研究了不同海洋湍流强度条件下，IG光束和高斯光束传输后的闪烁指数、质心漂移、功率抖动、波形失真度等性能，并基于OOK调制格式对比了7.5 Mbps下的通信性能。实验结果表明：IG光束传输及通信性能均优于高斯光束，具有较好抗干扰能力。实验结果可为IG光束应用于水下激光通信提供参考。（点击查看详情）文章来源：光学学报, 2023, 43(18): 1899916
编辑 | 王晓琰
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