Abstract

We have experimentally validated the concept of a differential image motion (DIM) lidar for measuring vertical profiles of the refractive-index structure characteristic Cn2 by building a hard-target analog of the DIM lidar and testing it against a conventional scintillometer on a 300-m horizontal path throughout a range of turbulent conditions. The test results supported the concept and confirmed that structure characteristic Cn2 can be accurately measured with this method.

© 2000 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. A. C. Slavin, A. L. Wells, R. Q. Fugate, P. L. Leatherman, and J. J. Drexler, Proc. SPIE 3125, 241 (1997).
    [CrossRef]
  2. M. S. Belen’kii and V. L. Mironov, Radiophys. Quantum Electron. 24, 206 (1981).
    [CrossRef]
  3. M. S. Belen’kii, A. A. Makarov, V. L. Mironov, and V. V. Pokasov, Izv. Acad. Sci. USSR Atmos. Oceanic Phys. 20, 328 (1984).
  4. P. Gatt, R. G. Frehlich, and S. M. Hannon, Proc. SPIE 3381, 220 (1998).
    [CrossRef]
  5. M. S. Belen’kii, J. Opt. Soc. Am. A 11, 1150 (1994).
    [CrossRef]
  6. M. S. Belen’kii and G. G. Gimmestad, Proc. SPIE 2222, 621 (1994).
    [CrossRef]
  7. F. D. Eaton, W. A. Peterson, J. R. Hines, J. J. Drexler, A. H. Walde, and D. B. Soules, Proc. SPIE 926, 319 (1988).
    [CrossRef]
  8. M. S. Belen’kii, Proc. SPIE 2956, 206 (1996).
    [CrossRef]
  9. V. I. Tatarskii, Wave Propagation in a Turbulent Medium (McGraw-Hill, New York, 1961).

1998 (1)

P. Gatt, R. G. Frehlich, and S. M. Hannon, Proc. SPIE 3381, 220 (1998).
[CrossRef]

1997 (1)

A. C. Slavin, A. L. Wells, R. Q. Fugate, P. L. Leatherman, and J. J. Drexler, Proc. SPIE 3125, 241 (1997).
[CrossRef]

1996 (1)

M. S. Belen’kii, Proc. SPIE 2956, 206 (1996).
[CrossRef]

1994 (2)

M. S. Belen’kii, J. Opt. Soc. Am. A 11, 1150 (1994).
[CrossRef]

M. S. Belen’kii and G. G. Gimmestad, Proc. SPIE 2222, 621 (1994).
[CrossRef]

1988 (1)

F. D. Eaton, W. A. Peterson, J. R. Hines, J. J. Drexler, A. H. Walde, and D. B. Soules, Proc. SPIE 926, 319 (1988).
[CrossRef]

1984 (1)

M. S. Belen’kii, A. A. Makarov, V. L. Mironov, and V. V. Pokasov, Izv. Acad. Sci. USSR Atmos. Oceanic Phys. 20, 328 (1984).

1981 (1)

M. S. Belen’kii and V. L. Mironov, Radiophys. Quantum Electron. 24, 206 (1981).
[CrossRef]

Belen’kii, M. S.

M. S. Belen’kii, Proc. SPIE 2956, 206 (1996).
[CrossRef]

M. S. Belen’kii, J. Opt. Soc. Am. A 11, 1150 (1994).
[CrossRef]

M. S. Belen’kii and G. G. Gimmestad, Proc. SPIE 2222, 621 (1994).
[CrossRef]

M. S. Belen’kii, A. A. Makarov, V. L. Mironov, and V. V. Pokasov, Izv. Acad. Sci. USSR Atmos. Oceanic Phys. 20, 328 (1984).

M. S. Belen’kii and V. L. Mironov, Radiophys. Quantum Electron. 24, 206 (1981).
[CrossRef]

Drexler, J. J.

A. C. Slavin, A. L. Wells, R. Q. Fugate, P. L. Leatherman, and J. J. Drexler, Proc. SPIE 3125, 241 (1997).
[CrossRef]

F. D. Eaton, W. A. Peterson, J. R. Hines, J. J. Drexler, A. H. Walde, and D. B. Soules, Proc. SPIE 926, 319 (1988).
[CrossRef]

Eaton, F. D.

F. D. Eaton, W. A. Peterson, J. R. Hines, J. J. Drexler, A. H. Walde, and D. B. Soules, Proc. SPIE 926, 319 (1988).
[CrossRef]

Frehlich, R. G.

P. Gatt, R. G. Frehlich, and S. M. Hannon, Proc. SPIE 3381, 220 (1998).
[CrossRef]

Fugate, R. Q.

A. C. Slavin, A. L. Wells, R. Q. Fugate, P. L. Leatherman, and J. J. Drexler, Proc. SPIE 3125, 241 (1997).
[CrossRef]

Gatt, P.

P. Gatt, R. G. Frehlich, and S. M. Hannon, Proc. SPIE 3381, 220 (1998).
[CrossRef]

Gimmestad, G. G.

M. S. Belen’kii and G. G. Gimmestad, Proc. SPIE 2222, 621 (1994).
[CrossRef]

Hannon, S. M.

P. Gatt, R. G. Frehlich, and S. M. Hannon, Proc. SPIE 3381, 220 (1998).
[CrossRef]

Hines, J. R.

F. D. Eaton, W. A. Peterson, J. R. Hines, J. J. Drexler, A. H. Walde, and D. B. Soules, Proc. SPIE 926, 319 (1988).
[CrossRef]

Leatherman, P. L.

A. C. Slavin, A. L. Wells, R. Q. Fugate, P. L. Leatherman, and J. J. Drexler, Proc. SPIE 3125, 241 (1997).
[CrossRef]

Makarov, A. A.

M. S. Belen’kii, A. A. Makarov, V. L. Mironov, and V. V. Pokasov, Izv. Acad. Sci. USSR Atmos. Oceanic Phys. 20, 328 (1984).

Mironov, V. L.

M. S. Belen’kii, A. A. Makarov, V. L. Mironov, and V. V. Pokasov, Izv. Acad. Sci. USSR Atmos. Oceanic Phys. 20, 328 (1984).

M. S. Belen’kii and V. L. Mironov, Radiophys. Quantum Electron. 24, 206 (1981).
[CrossRef]

Peterson, W. A.

F. D. Eaton, W. A. Peterson, J. R. Hines, J. J. Drexler, A. H. Walde, and D. B. Soules, Proc. SPIE 926, 319 (1988).
[CrossRef]

Pokasov, V. V.

M. S. Belen’kii, A. A. Makarov, V. L. Mironov, and V. V. Pokasov, Izv. Acad. Sci. USSR Atmos. Oceanic Phys. 20, 328 (1984).

Slavin, A. C.

A. C. Slavin, A. L. Wells, R. Q. Fugate, P. L. Leatherman, and J. J. Drexler, Proc. SPIE 3125, 241 (1997).
[CrossRef]

Soules, D. B.

F. D. Eaton, W. A. Peterson, J. R. Hines, J. J. Drexler, A. H. Walde, and D. B. Soules, Proc. SPIE 926, 319 (1988).
[CrossRef]

Tatarskii, V. I.

V. I. Tatarskii, Wave Propagation in a Turbulent Medium (McGraw-Hill, New York, 1961).

Walde, A. H.

F. D. Eaton, W. A. Peterson, J. R. Hines, J. J. Drexler, A. H. Walde, and D. B. Soules, Proc. SPIE 926, 319 (1988).
[CrossRef]

Wells, A. L.

A. C. Slavin, A. L. Wells, R. Q. Fugate, P. L. Leatherman, and J. J. Drexler, Proc. SPIE 3125, 241 (1997).
[CrossRef]

Izv. Acad. Sci. USSR Atmos. Oceanic Phys. (1)

M. S. Belen’kii, A. A. Makarov, V. L. Mironov, and V. V. Pokasov, Izv. Acad. Sci. USSR Atmos. Oceanic Phys. 20, 328 (1984).

J. Opt. Soc. Am. A (1)

Proc. SPIE (5)

M. S. Belen’kii and G. G. Gimmestad, Proc. SPIE 2222, 621 (1994).
[CrossRef]

F. D. Eaton, W. A. Peterson, J. R. Hines, J. J. Drexler, A. H. Walde, and D. B. Soules, Proc. SPIE 926, 319 (1988).
[CrossRef]

M. S. Belen’kii, Proc. SPIE 2956, 206 (1996).
[CrossRef]

P. Gatt, R. G. Frehlich, and S. M. Hannon, Proc. SPIE 3381, 220 (1998).
[CrossRef]

A. C. Slavin, A. L. Wells, R. Q. Fugate, P. L. Leatherman, and J. J. Drexler, Proc. SPIE 3125, 241 (1997).
[CrossRef]

Radiophys. Quantum Electron. (1)

M. S. Belen’kii and V. L. Mironov, Radiophys. Quantum Electron. 24, 206 (1981).
[CrossRef]

Other (1)

V. I. Tatarskii, Wave Propagation in a Turbulent Medium (McGraw-Hill, New York, 1961).

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Figures (3)

Fig. 1
Fig. 1

Schematic diagram of the hard-target analog of the DIM lidar used in the field experiment.

Fig. 2
Fig. 2

Time histories of the Cn2 values measured with a commercial scintillometer and the hard-target analog of the DIM lidar. Curve 1, scintillometer; curve 2, hard-target analog; curve 3, one-way configuration of the DIM sensor.

Fig. 3
Fig. 3

Scatterplot of the measurements with the hard-target analog of the DIM lidar versus the scintillometer data.

Equations (6)

Equations on this page are rendered with MathJax. Learn more.

φ1=φB-φ1,R,
φ2=φB-φ2,R,
σd2=φd2=φ2,R-φ1,R2.
C¯n2=σd/f2d1/311.61-0.694d/μ1/3,
φ1,22=5.1a0-1/3+d-1/3-27/6a02+d2-1/6×0LCn2ξ1-ξ/L5/3 dξ,
φ1,22=5.1a0-1/3+d-1/30LCn2ξ1-ξ/L5/3 dξ.

Metrics