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双波长高空探测激光雷达

 

 

   中国科学院武汉物理与数学研究所于1996年在国内率先研制成功瑞利散射(探测30~80km)和钠层荧光(探测80~110km)两种高空探测激光雷达技术,为我国高空大气研究和空间环境监测提供了有效手段,填补了国内高空探测激光雷达技术的空白,该项目获中国科学院科技进步成果二等奖。

       在此基础上,我们提出了双波长高空探测激光雷达方案,获中国发明专利(ZL00115964.X)。该方案通过采用多项关键技术,将原来的瑞利散射和钠层荧光两种激光雷达融入一台双波长激光雷达之中,达到了用一台激光雷达同时探测30~110公里高空范围的目的,从而大大提高了激光雷达的探测能力。目前,国际上尚未见有类似的激光雷达技术报道。

       由国家973项目支持,我们于2004年研制成功上述双波长高空探测激光雷达。该雷达目前正用于对我国中、高层大气和高空钠层的探测研究,同时也正用于我国的空间环境监测与预报工作,为火箭、卫星、飞船等的发射、运行和回收提供空间环境保障。

        双波长高空探测激光雷达原理示意图             

主要技术指标

双波长激光雷达发射部分

 

双波长激光雷达检测单元

 

 

双波长回波接收部分

 

 部分观测结果

双波长激光雷达原始回波

 双波长激光雷达反演回波

大气密度廓线                     大气温度廓线

大气温度演化                                          大气波动演化

 

 钠层突发演化

 双波长探测波动演化

 

                                                双钠层现象                                突发钠层与电离层突发                                钠层对流星雨的响应

 

白天观测研究

 

       目前,国际上绝大多数的高空探测激光雷达只能在夜间工作,为实现高空探测激光雷达的白天工作,必须采用强有力的太阳光抑制技术。研究室已成功的利用原子滤光器技术实现了双波长高空激光雷达黄光波长的白天观测,并正在进行绿光波长的白天观测的研究。

可连续24小时观测的双波长高空探测激光雷达原理图

   超窄带钠原子滤光器                                                         钠层荧光昼夜回波  

 

 

高空钠层24小时连续观测结果(共计49小时)