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Rayleigh多普勒测风激光雷达
亚洲首次完成5-40km高度的测风激光雷达，在Optics Express报道。继NASA之后，第2台实现平流层风场观测的车载激光雷达。北卡物理系主任G. D. Boreman评价 “亚洲首次，中高层风场观测结果全球罕见，令人瞩目。”德国莱布尼茨大气物理研究所所长F. J. Lübken评价“当今世界，仅有的几个平流层风场测量之一”。
量子频率上转换激光雷达
国际上首次论证基于单光子频率上转换技术的全光纤激光雷达，将1550nm的探测信噪比提高了3个数量级，并不受白天天空背景影响，在Optics Letters报道。该激光雷达人眼安全、量子效率高、结构紧凑、防振性能优越、对环境变换不敏感，尤其适合在机载、舰载、星载等特殊平台运行。
Rayleigh-Brillouin测温激光雷达
完成15-60km高度风场、温度探测的激光雷达，在Optics Express报道。为了弥补18-36km高度“积分法瑞利测温激光雷达”受气溶胶污染、“转动拉曼测温激光雷达”散射系数低的原理缺陷，首次通过高光谱分辨技术测量大气瑞利谱线，获得的大气温度廓线。通过温度补偿，提高了平流层风场探测精度。
超快飞秒激光雷达
国际上首次论证色散傅里叶变换飞秒激光雷达，在Optics Letters报道。被美国Los Alamos国家实验室、Lawrence Livermore国家实验室、加州大学国防安全实验室采用并称作“夏-张”方法，被MIT同行在Nature子刊引用。
Mie散射激光雷达
建立532nm、1064nm、1550nm激光雷达，研究对流层大气成分、米散射退偏振现象、大气消光系数、大气色散现象。拥有世界一流的风、温、压、能见度、天空背景亮度等在线监测系统。在航空航天、科学研究、气象服务、风能发电等领域有着广泛的应用。
超导双频测风激光雷达
首次实现超导双频多普勒测风激光雷达，刷新了最高距离分辨率世界记录。采用单激光器、单腔标准具和单像素探测器实现双边缘高灵敏度测风，具有最精简的光学结构。该成果被美国光学协会和美国科学促进会专题报道。
相干测风激光雷达
基于时分复用技术，首次实现同时观测风速和大气退偏振比的全光纤相干多普勒激光雷达。在100uJ脉冲能量下实现水平6 km探测距离，并实现大气边界层内风场的昼夜连续观测，该成果发表在Optics Express上。
偏振激光雷达
国际上首次论证超导偏振激光雷达，可分辨城市气溶胶特征。在全光纤系统下，利用时分复用技术，采用单通道超导探测器探测得到两路不同偏振态的信号，消除了传统探测因探测效率不同引起的误差。
分布式光纤传感
基于单光子上转换探测器和扫描FP干涉仪，成功论证直接探测BOTDR。该技术可实现远距离、高时间空间分辨率和高精度的光纤内温度分布和应力分布探测，探测能力达到世界顶尖水平。
云激光雷达
基于1550nm人眼安全光源，搭配性能优异的InGaAs/InP单光子探测器，建成了小型化全光纤云激光雷达，最大探测高度15km，时空分辨率米秒级，并且拥有穿透多层云的能力。
编码激光雷达
采用激光脉冲编码技术获得准连续出射的激光光源，增大了激光器发射功率并且提高了激光雷达的距离分辨率，突破了全光纤激光雷达的探测精度瓶颈，该工作发表在Optics Letters上。
钠荧光激光雷达
建成了高时空间分辨率的钠雷达。利用589nm脉冲激光激发中高层大气中的钠离子从而产生荧光，获得钠离子的密度分布，成功观察记录了钠层由于行星烧蚀引发的钠离子浓度突增现象。
CO₂通量探测激光雷达
该新型激光雷达可以实现百平方公里的中尺度区域CO₂浓度遥感，有效弥补了点式仪器和卫星之间的探测尺度空缺。可同时实现三维空间CO₂浓度和风场的探测，实时识别与追踪碳源碳汇，并定量计算CO₂水平传输和垂直混合。
风切变探测激光雷达
在半径30km范围内，通过激光回波的多普勒信息，可以探测二维和三维大气风场。结合人工智能算法，可以实现危险天气的识别和预警，包括微下击暴流、风切变、阵风、顺风、侧风、大气湍流、低空急流、飞机尾流、舰尾流、大气重力波等，保障航空安全。
雨滴谱激光雷达
基于1.5微米相干多普勒技术，利用垂直探测多普勒功率谱，结合雨滴下落速度与其直径的经验关系公式，实现了降雨环境下雨滴尺寸分布谱的反演，具有对小雨滴敏感的优势，该工作发表在Optics Express上
