基于星载双波长偏振探测的大气探测激光雷达系统设计

摘要

为获取全球大气气溶胶的垂直分布,解决现有大气环境监测受地域限制的难题,提出了星载大气探测激光雷达系统。该系统工作于卫星平台,采用双波长532 nm、1064 nm激光作为探测光源,结合偏振探测方式,获取大气气溶胶、云的垂直分布、粒子形状、粒子大小信息,实现了全球范围内大气的全天时、立体观测,弥补大气环境监测体系的不足。星载大气探测激光雷达系统提出自洽谐振腔的激光器发射技术,解决了星载大能量双波长激光器长期高效工作难题,实现双波长激光输出能量110 mJ;提出了空间平腔标准具滤波技术,解决了空间环境大气回波高效滤波和在轨滤波带宽与激光带宽匹配难题,实现滤波带宽40 pm;提出了空间高精度激光指向调整技术,实现指向调整精度优于5μrad。通过研制星载大气探测激光雷达系统对大气气溶胶进行探测,获取15 km高度以内的大气垂直廓线,有效识别大气层中底层气溶胶、中层的云以及高空的大气分子的形态和演变过程。