HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
-----------------------------
Phạm Đồng Bằng
NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN KỸ THUẬT LIDAR
CÓ KHẨU ĐỘ THU LỚN
CHO NGHIÊN CỨU THÔNG SỐ KHÍ QUYỂN TẦNG CAO
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT
Hà Nội – 2025
BỘ GIÁO DỤC
VÀ ĐÀO TẠO
VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
BỘ GIÁO DỤC
VÀ ĐÀO TẠO
VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
-----------------------------
Phạm Đồng Bằng
NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN KỸ THUẬT LIDAR
CÓ KHẨU ĐỘ THU LỚN
CHO NGHIÊN CỨU THÔNG SỐ KHÍ QUYỂN TẦNG CAO
LUẬN ÁN TIẾN SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT
Chuyên ngành: Quang học
Mã số: 9440110
Người hướng dẫn 1
(Ký, ghi rõ họ tên)
PGS.TS Đinh Văn Trung
Người hướng dẫn 2
(Ký, ghi rõ họ tên)
PGS.TS Phạm Hồng Minh
Hà Nội – 2025
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận án: " Nghiên cứu phát triển kỹ thuật lidar có khẩu độ thu
lớn cho nghiên cứu thông số khí quyển tầng cao " là công trình nghiên cứu của chính
mình dưới sự hướng dẫn khoa học của tập thể hướng dẫn. PGS. TS Đinh Văn Trung
và PGS. TS Phạm Hồng Minh cùng sự cộng tác của các thành viên nghiên cứu trong
nhóm. Luận án sử dụng thông tin trích dẫn từ nhiều nguồn tham khảo khác nhau và
các thông tin trích dẫn được ghi rõ nguồn gốc. Các kết quả nghiên cứu của tôi được
công bố chung với các tác giả khác đã được sự nhất trí của đồng tác giả khi đưa vào
luận án. Các số liệu, kết quả được trình bày trong luận án là hoàn toàn trung thực và
chưa từng được công bố trong bất kỳ một công trình nào khác ngoài các công trình
công bố của tác giả. Luận án được hoàn thành trong thời gian tôi làm nghiên cứu sinh
tại Học viện Khoa học và Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt
Nam.
Tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm với lời cam đoan trên.
Hà Nội, ngày tháng năm 2025
Tác giả luận án
Phạm Đồng Bằng
LỜI CẢM ƠN
Lời cảm ơn đến người hướng dẫn, người giúp đỡ, Đơn vị chuyên môn thực hiện
luận án, Ban Lãnh đạo, phòng Đào tạo, các phòng chức năng của Học viện Khoa học
và Công nghệ.
Để hoàn thành chương trình nghiên cứu sinh và luận án Tiến sĩ tại Học viện
Khoa học và Công nghệ, Viện Hàn lâm Khoa học - Công nghệ Việt Nam tôi đã nhận
được sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của các Thầy hướng dẫn, thầy giảng dạy, cán bộ
trong Viện Vật Lý, cũng như sự giúp đỡ nhiệt tình của Học viện Khoa học và Công
nghệ, các đồng nghiệp trong Viện, tôi xin chân thành cảm ơn tất cả sự hướng dẫn và
sự giúp đỡ này.
Đặc biệt, tôi xin chân thành cảm ơn PGS. TS Đinh Văn Trung người thầy, người
hướng dẫn trực tiếp của tôi. Người đã truyền cho tôi lòng say mê khoa học, kinh
nghiệm nghiên cứu quý báu cũng như phong cách làm việc chuyên nghiệp.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn PGS.TS Phạm Hồng Minh, người thầy, người
đồng hướng dẫn tôi. Người đã có những chỉ dạy sâu sắc và những kinh nghiệm quý
giá trong công việc nghiên cứu của tôi.
Tôi cũng muốn gửi lời cảm ơn tới TS. Bùi Văn Hải, TS. Trần Ngọc Hưng, TS.
Vũ Dương và rất nhiều đồng nghiệp trong Viện Vật Lý đã cộng tác, giúp đỡ, chia sẻ
với tôi trong công việc nghiên cứu.
Tôi cũng xin cảm ơn những ý kiến đóng góp quý báu và các ý kiến phản biện
của các thành viên trong hội đồng chấm luận án cấp cơ sở để bản luận án được hoàn
thiện hơn.
Tôi cũng xin cảm ơn Trường Đại học Hàng hải Việt Nam nơi tôi công tác đã
cho phép và tạo điều kiện cho tôi được tham gia chương trình nghiên cứu sinh này.
Xin chân thành cảm ơn!
Tác giả luận án
Phạm Đồng Bằng
MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT ............................................. i
DANH MỤC HÌNH VẼ .......................................................................................... ii
DANH MỤC BẢNG BIỂU ..................................................................................... v
Chương 1.TỔNG QUAN VỀ KHÍ QUYỂN TẦNG CAO VÀ KỸ THUẬT LIDAR 6
1.1. Tổng quan khí quyển Trái Đất .......................................................................... 6
1.1.1. Đặc trưng chung của khí quyển Trái Đất ................................................. 6
1.1.2. Phân bố mật độ và nhiệt độ khí quyển ..................................................... 8
1.1.3. Mây tầng cao ......................................................................................... 10
1.1.4. Các kỹ thuật khảo sát khí quyển ............................................................ 18
1.2. Kỹ thuật lidar .................................................................................................. 20
1.2.1. Tương tác của ánh sáng với khí quyển ................................................... 20
1.2.2. Tán xạ Rayleigh .................................................................................... 22
1.2.3. Tán xạ Mie ............................................................................................ 24
1.2.4. Cơ sở lý thuyết xác định phân bố nhiệt độ ............................................. 27
1.2.5. Đo đạc khoảng cách lớn ........................................................................ 32
1.3. Ứng dụng kỹ thuật lidar trong nghiên cứu khí quyển. ..................................... 33
1.3.1. Trên thế giới .......................................................................................... 33
1.3.2. Tại Việt Nam ......................................................................................... 36
1.4. Kết luận chương 1 .......................................................................................... 39
Chương 2. NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN HỆ LIDAR KHẨU ĐỘ THU LỚN
.............................................................................................................................. 40
2.1. Hệ đo lidar ...................................................................................................... 40
2.1.1. Cấu trúc cơ bản của hệ đo lidar ............................................................. 40
2.1.2. Cấu hình hệ lidar đàn hồi sử dụng kính thiên văn Schmidt-Cassegrain .. 42
2.1.3. Cấu hình hệ lidar đàn hồi sử dụng gương cầu khẩu độ lớn ..................... 44
2.2. Thông số đặc trưng của các bộ phận, linh kiện trong hệ lidar khẩu độ thu lớn . 46
2.2.1. Nguồn laser ........................................................................................... 46
2.2.2. Bộ thu và lọc tín hiệu quang .................................................................. 47
2.2.3. Ống nhân quang điện............................................................................. 50
