Озонный лидар дифференциального поглощения OLS-100

c19_09_bigЛидар дифференциального поглощения на основе эксимерных лазеров является одним из наиболее перспективных инструментов для изучения процессов генерации и переноса озона в тропосфере и стратосфере.

Общие сведения

Принцип работы лидара дифференциального поглощения состоит в измерении лидарного сигнала на двух длинах волн, одна из которых поглощается в исследуемом газе (λon), а вторая является опорной (λoff). Спектральная зависимость сечения поглощения озона, приведена на рисунке. Наиболее эффективным зондирование озона оказывается в УФ спектральной области.

Погрешность измерений тем меньше, чем выше дифференциальное сечение поглощения озона, однако при большом сечении поглощения уменьшается дальность зондирования. Вследствие этого, для различных высот зондирования необходимо выбирать различные длины волн.
Наиболее распространенные источники излучения на сегодняшний день это эксимерные XeCl и KrF с ВКР преобразователями на основе водорода и дейтерия. Длины волн различных стоксовых компонент приведены в таблице.

Таблица. Длины волн трех первых стоксовых компонент H2 и D2, при использовании в качестве накачки излучения эксимерных лазеров.

Лазер λ, нм H2 (4156 см-1) D2 (2986 см-1)
S1 нм S2 нм S3 нм S1 нм S2 нм S2 нм
XeCl 308.0 353.2 414.0 500.0 339.2 377.4 425.4
KrF 248.6 277.2 313.3 360.2 268.5 291.9 319.8

Оптимальные пары длин волн для зондирования:

Диапазон высот, км Длины волн, нм Источник излучения
0 – 3 277.2 – 313.3 KrF+H2
3 – 12 291.9 – 313.3 KrF+H2+D2
12 – 45 308.0 – 353.2 XeCl+H2

 

Технические параметры системы для измерения стратосферного озона OLS-100S

Конфигурация лидара OLS-100S может варьироваться в зависимости от поставленной задачи.

Лидар включает:

  • источник излучения на основе эксимерного XeCL лазера
  • приемный телескоп
  • фотоприемный модуль
  • электронный модуль

Источник излучения

Тип лазера XeCL лазерCL-7000 с водородным ВКР преобразователем
Длины волн (нм) 308, 353
Энергия в импульсе 200 / 30 мДж @ 308 / 353 нм
Длительность импульса (нс) 10
Частота повторения (Гц) 100
Размер лазерного пучка после коллимации (мм) 85
Расходимость излучения (мрад) <0.3

Приемный телескоп

Апертура (мм) 600
Фокусное расстояние (м) 3
Поле зрения (мрад) 0.25 – 2

Регулируемая механическая отсечка на выходе телескопа позволяет отсекать лидарный сигнал с малых высот.

Фотоприемный модуль

4 приемных канала 308 нм (сильный, слабый)
353 нм (сильный, слабый)
Фотодетекторы ФЭУ Hamamatsu R1924

Электронный модуль

Четырехканальный счетчик фотонов

Технические параметры системы для измерения тропосферного озона OLS-100Т

Лидар включает:

  • источник излучения на основе эксимерного KrF лазера
  • приемный телескоп
  • фотоприемный модуль
  • электронный модуль

Источник излучения

Тип лазера KrF лазерCL-7000 с водородным и дейтериевым ВКР преобразователями
Длины волн (нм) 277, 292, 313
Энергия в импульсе 70 / 30 / 30 мДж @ 277 / 292 / 313 нм
Длительность импульса (нс) 10
Частота повторения (Гц) 100
Размер лазерного пучка после коллимации (мм) 85
Расходимость излучения (мрад) <0.3

Приемный телескоп

Апертура (мм) 600
Поле зрения (мрад) 0.25 – 2

Электронный модуль

Четырехканальный АЦП 12 бит/ 40 МГц

Примеры измерений

Лидары (pdf. файл)