微脈沖氣溶膠激光雷達

MPAL-Gen2掃描式激光雷達工作波長532 nm，系統(tǒng)硬件主要由激光發(fā)射系統(tǒng)、光學接收系統(tǒng)、三維掃描系統(tǒng)、光電轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和設備供電與通訊系統(tǒng)等組成，激光雷達光學部分和電學部分相對獨立，防止相互干擾。激光雷達實物圖如下所示。

掃描式微脈沖激光雷達具有結(jié)構(gòu)緊湊、三維掃描、人眼安全和全天時探測等特點，能夠連續(xù)高精度地探測大氣氣溶膠、云和邊界層的三維時空分布信息。該型激光雷達主要由光學收發(fā)模塊、機械掃描控制模塊和數(shù)據(jù)采集模塊三部分組成，采用二極管抽運Nd:YAG固體激光器為光源，工作波長532 nm，可以在7 kHz重復頻率下發(fā)射能量60 μJ的脈沖激光，激光通過10倍擴束鏡壓縮發(fā)散角***120 μrad后經(jīng)反射鏡（M1,M2）調(diào)節(jié)角度射入大氣。與大氣中各成分相互作用產(chǎn)生的后向散射光由200 mm口徑施密特-卡塞格林式望遠鏡接收，經(jīng)焦平面處可調(diào)小孔（PH）和后繼1 nm窄帶干涉濾光片（IF）減弱背景光干擾后，通過平面凸透鏡（L1,L2,焦距f = 30 mm）聚焦在光子計數(shù)型光電倍增管光敏面上。光電轉(zhuǎn)換后電信號送入外圍設備互連（PCI）總線型光子計數(shù)卡量化、累積與記錄。

掃描控制單元采用雙轉(zhuǎn)動軸設計，雷達出射光束可以在方位角0°***360°、俯仰角 0°***180°區(qū)間連續(xù)變化，使得該型激光雷達具備常規(guī)時間-高度顯示 (Time Height Indicator, THI)連續(xù)觀測模式以外，增加距離-高度(Range Height Indicator, RHI)、平面-位置 (Plane Position Indicator, PPI)掃描模式，能夠根據(jù)需求實時靈活地獲得周圍大氣氣溶膠、云的三維時空分布信息。

微脈沖氣溶膠激光雷達

表1. 掃描式激光雷達技術(shù)參數(shù)