[发明专利]一种用于痕量气体柱浓度探测的对地观测激光雷达

摘要

一种用于痕量气体柱浓度探测的对地观测激光雷达，涉及激光大气遥感领域；包括第一激光器、第二激光器、接收望远镜、面阵探测器和数据处理反演模块；第二激光器与第一激光器夹角为θ；第一激光器和第二激光器发射的激光到达地面后，由地表漫反射的回波仍然沿原光路返回接收望远镜，聚焦至面阵探测器上的不同像元位置a和b；通过a和b探测信号的反演处理，即可根据两像元探测到的信号反演出目标地区上空的痕量气体柱浓度；本发明采用连续激光探测，实现有效降低激光器的重量、体积、功耗和成本，同时实现了用于多种大气成分的机载或星载柱浓度观测。

主权项

1.一种用于痕量气体柱浓度探测的对地观测激光雷达，其特征在于：包括第一激光器(1)、第二激光器(2)、接收望远镜(3)、面阵探测器(4)和数据处理反演模块(5)；第一激光器(1)：向地面发射波长为λ_off的连续激光波束，波长为λ_off的连续激光波束到达地面时，在地面形成λ_off连续激光波束光斑；λ_off连续激光波束光斑经地面漫反射后，生成λ_off漫反射回波光信号，穿过大气层返回至接收望远镜(3)；第二激光器(2)：与第一激光器(1)夹角为θ，同一时刻，向地面发射波长为λ_on的连续激光波束，波长为λ_on的连续激光波束到达地面时，在地面形成λ_on连续激光波束光斑；λ_on连续激光波束光斑经地面漫反射后，形成λ_on漫反射回波光信号穿过大气层返回至接收望远镜(3)；接收望远镜(3)：接收经地面漫反射后返回的λ_on漫反射回波光信号和λ_off漫反射回波光信号；λ_on漫反射回波光信号和λ_off漫反射回波光信号通过接收望远镜(3)聚焦在面阵探测器(4)上；面阵探测器(4)：接收聚焦的λ_on漫反射回波光信号和λ_off漫反射回波光信号，并分别对λ_on漫反射回波光信号和λ_off漫反射回波光信号进行积分光电转换，生成λ_on电压电信号和λ_off电压电信号；对λ_on电压电信号进行模数转换，生成λ_on电压数字信号S_b；对λ_off电压电信号进行模数转换，生成λ_off电压数字信号S_a；将λ_on电压数字信号S_b和λ_off电压数字信号S_a发送至数据处理反演模块(5)；数据处理反演模块(5)：接收λ_on电压数字信号S_b和λ_off电压数字信号S_a；进行反演计算，得到痕量气体柱浓度N。