探测低空大气co2浓度分布的近红外微脉冲激光雷达

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第23卷第5期红外与毫米波学报Vo1．23，No．52004年l0月J．InflaredMillim．WayesOctober，2004文章编号：1001—9014(2004)05—0384—05探测低空大气CO2浓度分布的近红外微脉冲激光雷达洪光烈，张寅超，胡顺星(中国科学院安徽光学精密机械研究所863计划大气光学国家重点实验室，安徽合肥230031)摘要：提出了用来探测大气CO，分布、基于光纤1．6um波长的徽脉冲激光雷达，对其性能进行了数值模

2、拟．徽脉)中激光雷达的发射机以半导体激光器加光纤放大器为核心，饱和输出功率37dBm；接收机采用了近红外光电倍增管和光子计数器，量子效率l％；一种偏正无关性纤维光学环形器作为发射／接收转换器，分波／合波器、隔离器、滤波器、耦合器都采用光纤器件，使系统更牢固．该系统的特点是发射咏冲能量低20uJ、重复频率高20KHz、小型化．(18X10个脉冲累加)它对近地面4．7Km高度内的探测信噪比在l0：l以上．光电倍增管的暗计数2X10／s限制了系统探测距离的增加．吸收倍增分离的InGaAs／Si雪崩光电

3、二极管将会改善雷达的性能．关键词：大气光学；微脉冲激光雷达；差分吸收；发射系统；接收系统中图分类号：TN958．98文献标识码：ANEARINFRAREDMICRoPULSELIDARoFPRoFILINGAToMoSPHERICCO2HONGGuang—Lie，ZHANGYin—Chao，HUShun—Xin(AtmosphericOpticsLaboratory．，AnhuiInstituteofOpticsandFineMechanics，Hefei230031，China)Abstrac

4、t：1．6um·wavelength，fiber·basedmicropulselidarofprofilingatmosphericCO2wasdesigned，Theperformanceofthislidarwassimulated．ThetransmitterofmicropulselidariSbasedonsemiconductorlaserpluserbium．dopedfiberam．plifierwithasaturatedoutputpowerof37dBm．Therecei

5、veremploysphotoncounterandReal"infraredphotomuhipliertubewithquantumefficiencyofl％．Apolarization．independentfiber．opticcirculatorisusedasthetransmit．receiveswitch、Thesystemutilizesfiberdevicesforalmostallcomponents，e．gwavelength·division—mulIiplexers

6、／demultiplexers，isolator，fil·ter，coupler，whichmakethesystemrobust．Characteristicofthislidarismicropulseenergy20uJ，highrepetitionrateof20kHZandminiaturization．Signalsimulationsindicatethatsigna1．to．noiseratiobelow4．7kmiSmorethanl0：】rl8X10。pulse)．Anode

7、darkcountof2X10／slimitsthesystemperformance．NewInGaAs／SiAPDwithseparateabsorptionandmultiplicationregionwillimprovethelidarperformance．Keywords：atmosphericoptics；micropuleslidar；differentialabsorption；transmitter；receiver达向小型化发展提供了基础条件．我们提出的一种引言探测大气C

8、O，系统：使用外腔调谐窄频带半导体激激光雷达是一种较好的大气探测方法，它具有光器和分布反馈激光器作主振荡器，而以光纤放大快速实施、测量范围大的优点．各国致力研制的探测器实现终端脉冲功率放大，工作在CO，吸收线雷达，都是基于固体激光器⋯、染料激光器和几何1572nm附近，光检测采用近红外光电倍增管和光光学元件以及利用其喇曼散射、参量放大等效子计数器．这种结构，其脉冲能量不能做大，但重复应．这些大光学雷达系统可提供高的分辨率、精度和频率可做得高，适合做成微脉冲雷达．远的探测距离，但也存在一些不足，系