LIDAR – это аббревиатура, означающая Light Detection And Ranging , (Световое Обнаружение и Определение дальности), дистанционно чувствительная техника, использующая лазерное излучение для атмосферных измерений.
Идея, лежащая в основе этой системы, довольно проста: импульсное лазерное излучение передаётся в атмосферу, и обратное рассеивание энергии измеряется в отношении ко времени (дистанция кругового прохождения); количество вернувшейся энергии пропорционально атмосферной плотности.
Свет, рассеивающийся от каждого объекта, соответственно пересчитывается по квадрату целевой высоты (в соответствии с «уравнением Lidar»), и зависит, на практике, на площади поперечного сечения, от уровня падающего луча и «эффективности рассеивания» частиц с их размером, формой и составом.
Различным типам физических процессов в атмосфере соответствуют различные типы рассеивания света. Рэлеевская техника Lidar (представляющая собой молекулярное рассеивание, при котором длины волн остаются прежними после рассеивания) используется, например, для обнаружения аэрозольных загрязнителей или для изучения термальной структуры средних слоёв атмосферы путём создания профилей температуры и плотности.
Система Lidar состоит из передающего устройства (лазер), приёмника (оптический телескоп) и крайне чувствительного детектора (фотомультипликаторная трубка).
Источник, приёмник и детектор системы
Лазеры Q-switched Nd:YAG или Nd:YAG с диодной накачкой используются как передающие устройства; затем сигнал Lidar собирается в телескопе и определяется фотомультипликаторной трубкой.
Соответствующие характеристики лазерного луча (мощность, дивергенция, длительность импульса и др.) и передающего устройства учитываются, чтобы обнаружить обратно рассеянный свет на дистанции до 30 км.
Лазерная головка фиксируется на структуре телескопа, и лазерный луч перемещается по оси телескопа посредством двух направляющих пучок по ломаной траектории зеркал; это позволяет обнаруживать свет, рассеянный от ближайших слоёв атмосферы, так как лазерный луч находится всегда в поле зрения телескопа.
Сигнал Lidar, собранный в телескоп, диафрагмируется осевым отверстием, расположенным в фокальной плоскости, коллимируется, фильтруется интерферирующими фильтрами, рефокусируется и наконец доставляется в фотомультипликаторную трубку. Усиленный фотомультипликатором сигнал модулируется с наружно прилагаемыми формами волны: таким образом возможно снизить изначально высокую интенсивность и лучше выявлять сигналы, которые поступают позже (которые слабее).
Например, параболические формы волн могут быть использованы для модуляции усиления, в соответствии с тем фактом, что обратно рассеянный свет пересчитывается по квадрату целевой высоты.
Модуляция усиления фотомультипликаторной трубкой, приобретение сигнала Lidar и начальный контроль операционных условий лазера осуществляются программным обеспечением.
Спецификации могут быть изменены без предварительного уведомления.