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拉曼氣溶膠激光雷達

激光雷達的結構、分類以及不同種類激光雷達的工作原理。跟蹤激光雷達新發展和應用,根據探測物質的不同,分別討論了激光雷達在探測氣溶膠、云、邊界層、溫度、能見度、風、大氣成分、水汽和鈉層方面的應用,綜述了目前國內外氣象探測的半導體激光雷達、微脈沖激光雷達、一般彈性散射激光雷達、多普1勒激光雷達、差分吸收激光雷達和Raman激光雷達的發展現狀和趨勢,認為激光雷達將向多波長、多探測功能、商業化、區域化及全球化方向發展,它在氣象與環境監測中正在發揮越來越重要的作用。

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拉曼氣溶膠激光雷達探測

針對全球范圍內大氣參數實時監測技術需求，以地表30千米內與人類活動密切相關的大氣空間為探測對象，依據大氣分子的拉曼散射原理，開展具有自主知識產權的紫外域波長激光雷達探測大氣水汽、溫度和氣溶膠特性的系統及實驗研究，主要涉及拉曼激光雷達系統探測技術、微弱信號提取技術與方法、大動態范圍的數據拼接與校正技術、多參量并行精細探測及反演技術和模塊化系統集成技術與對比實驗研究等多學科交叉技術。結合多年來研究大氣水汽和溫度拉曼激光雷達技術的積累，研制了以特殊分色1片和窄帶干涉濾光片為核心的拉曼分光系統，實現了大氣分子的振動和轉動拉曼信號的精細提取技術，構建了拉曼激光雷達系統，實現了對大氣水汽、溫度與氣溶膠廓線的精細探測。長期實驗探測性能穩定，可靠性高，可作為區域性大氣和空間環境地基激光雷達監測基地繼續開展長期觀測實驗研究。

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激光雷達是工作在光頻波段的雷達。與微波雷達的原理相似，它利用光頻波段的電磁波先向目標發射探測信號，然后將其接收到的同波信號與發射信號相比較，從而獲得目標的位置(距離、方位和高度)、運動狀態(速度、姿態)等信息，實現對目標的探測、跟蹤和識別。

激光雷達由發射，接收和后置信號處理三部分和使此三部分協調工作的機構組成。激光光速發散角小，能量集中，探測靈敏度和分辨率高。多普1勒頻移大，可以探測從低速到高速的目標。天線和系統的尺寸可以作得很小。利用不同分子對特定波長得激光吸收、散射或熒光特性，可以探測不同的物質成分，這是激光雷達獨有的特性。

激光雷達的研究起源于上世紀60年代末，起初主要用于軍1用領域，自1995年正式實現商業化之后，在測繪、資源勘探等領域發揮了越來越多的作用，在盛行的“黑科技”無人駕駛技術的開發上，激光雷達更是核心技術之一。隨著技術的發展和完善，激光雷達的應用范圍也越來越廣，其中環境監測領域就是很重要的一個方面，可以用來測量顆粒物、臭氧、溫度和濕度的變化等等。