微脉冲气溶胶激光雷达

MPAL-Gen2扫描式激光雷达工作波长532 nm，系统硬件主要由激光发射系统、光学接收系统、三维扫描系统、光电转换及数据采集系统和设备供电与通讯系统等组成，激光雷达光学部分和电学部分相对独立，防止相互干扰。激光雷达实物图如下所示。

扫描式微脉冲激光雷达具有结构紧凑、三维扫描、人眼安全和全天时探测等特点，能够连续高精度地探测大气气溶胶、云和边界层的三维时空分布信息。该型激光雷达主要由光学收发模块、机械扫描控制模块和数据采集模块三部分组成，采用二极管抽运Nd:YAG固体激光器为光源，工作波长532 nm，可以在7 kHz重复频率下发射能量60 μJ的脉冲激光，激光通过10倍扩束镜压缩发散角***120 μrad后经反射镜（M1,M2）调节角度射入大气。与大气中各成分相互作用产生的后向散射光由200 mm口径施密特-卡塞格林式望远镜接收，经焦平面处可调小孔（PH）和后继1 nm窄带干涉滤光片（IF）减弱背景光干扰后，通过平面凸透镜（L1,L2,焦距f = 30 mm）聚焦在光子计数型光电倍增管光敏面上。光电转换后电信号送入外围设备互连（PCI）总线型光子计数卡量化、累积与记录。

扫描控制单元采用双转动轴设计，雷达出射光束可以在方位角0°***360°、俯仰角 0°***180°区间连续变化，使得该型激光雷达具备常规时间-高度显示 (Time Height Indicator, THI)连续观测模式以外，增加距离-高度(Range Height Indicator, RHI)、平面-位置 (Plane Position Indicator, PPI)扫描模式，能够根据需求实时灵活地获得周围大气气溶胶、云的三维时空分布信息。

微脉冲气溶胶激光雷达

表1. 扫描式激光雷达技术参数