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，系統硬件主要由激光發射系統、光學接收系統、三維掃描系統、光電轉換及數據采集系統和設備供電與通訊系統等組成，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構緊湊、三維掃描、人眼安全和全天時探測等特點，能夠連續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模塊、機械掃描控制模塊和數據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重復頻率下發射能量60 μJ的脈沖激光，激光通過10倍擴束鏡壓縮發散角***120 μrad后經反射鏡（M1,M2）調節角度射入大氣。與大氣中各成分相互作用產生的后向散射光由200 mm口徑施密特-卡塞格林式望遠鏡接收，經焦平面處可調小孔（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）聚焦在光子計數型光電倍增管光敏面上。光電轉換后電信號送入外圍設備互連（PCI）總線型光子計數卡量化、累積與記錄。

掃描控制單元采用雙轉動軸設計，雷達出射光束可以在方位角0°***360°、俯仰角 0°***180°區間連續變化，使得該型激光雷達具備常規時間-高度顯示 (Time Height Indicator, THI)連續觀測模式以外，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參數