付海洋

（复旦大学 电磁波信息科学教育部重点实验室，上海 200433）

引 言

电离层波调控非线性物理的发展，最早追溯到19世纪初，过程中激发的非线性物理现象被相继发现，填补了人们对电离层非线性的认识，同时也激发了人们利用电离层加热实现认知和调控空间环境的设想. 国际上，也出现利用地面电磁波能量调控的电离层加热装置，主要包括美国Platteville（1970）、美国Arecibo（1970）、俄罗斯SURA（1979）、欧洲EISCAT（1980）和美国高频极光加热装置HAARP（1995）等. 2014年，美国 Arecibo电离层加热装置实现了高频加热天线和非相干散射雷达天线的复用辐射. 设备的改进丰富了调控试验，同时电离层调控实验促进了非线性物理的发展，特别是对电磁波和磁化等离子体非线性相互作用机制的理解.

高功率电磁波调控空间等离子体实验取得了 很多进展. 根据美国国家研究委员会（National Research Council, NRC）2013年报告，自2007年以来基于HAARP取得的最新重要成果主要包括：1）Pedersen等人[1]激发了电离层F-区域人工等离子体层(artificial plasma layers，APLs)，且APLs可沉降到150 km高度；2）Bernhardt等人[2]利用涡旋轨道角动量，可持续激发F区高密度等离子体云；3）Kuo等人[3]在无自然电极流条件下调制产生F区ULF/EFL波辐射；4）Inan等人[4]在地球辐射带发射ELF/VLF波激发新的辐射；5）Milikh等人[5]证明实验可激发能够影响GHz通信的小尺度等离子体不规则体.

随着电离层实验发展，APLs和湍流试验需要受激电磁辐射（stimulated electromagnetic emissions，SEEs）诊断，SEEs新出现的复杂谱线，正逐渐成为电离层加热机制和效应的有力诊断手段. 近年来，空间SEEs成为电离层非线性物理和应用发展的热点，其理……