- Phƣơng trình Lidar cho Lidar hấp thụ vi phân (DIAL):
2.3 Hệ đo Lidar cộng hƣởng huỳnh quang
Đối với LiDAR cộng hưởng huỳnh quang, sự điều hưởng bước sóng rõ ràng là cần thiết cho laser truyền vào trong khí quyển. Trong những ngày đầu, flashlamp bơm laser đã được sử dụng bởi vì chúng cung cấp năng lượng xung cao và có thể điều hướng trong một loạt các bước sóng. Cơng suất đầu ra lớn và đặc điểm ổn định tốt, đặc biệt là ở các bước sóng từ 550 đến 600 nm, là lý tưởng cho các nguyên tử Na với đường cộng hưởng mạnh tại 589 nm. Laser trực tiếp bơm bởi flashlamps đã được sử dụng trong giai đoạn ban đầu, nhưng loại này của laser kém phù hợp cho quan sát lâu dài, quan sát liên tục bởi vì thời gian sống ngắn của flashlamps và của chất nhuộm màu, sau đó là sự giảm chất lượng của ánh sáng cực mạnh của flashlamps trong đó chỉ có một phần nhỏ quang phổ đã được chuyển đổi sang bức xạ hữu ích. Ánh sáng từ các flashlamps sau đó được thay thế bằng ánh sáng xanh (532nm) của bức xạ laser thơng qua bộ nhân tần từ bước sóng cơ bản 1064nm. Bức xạ đơn sắc có bước sóng 532 nm cho phép quan sát tốt hơn.
Ở độ cao khoảng 90 km, tán xạ từ các sol khí và ngay cả những phân tử khí quyển có thể được bỏ qua đối với cộng hưởng tán xạ.
Hình 2.3 Sơ đồ khối của LiDAR tán xạ cộng hưởng huỳnh quang điển hình cho các phép đo natri mesospheric. Máy tính thu thập dữ liệu, PD photodiode, PMT ống nhân quang.
Bảng 2.3. Thông số kỹ thuật của MTU tán xạ cộng hưởng natri LiDAR:
Hệ phát
Laser Nd:YAG bơm chất nhộm
màu
Bước sóng 589nm
Xung năng lượng 100mJ/xung
Tần số 10Hz
Linewidth 14:05 FWHM
Hệ thu
Kính thiên văn Đường kính 60cm,
Cassagrain
Trường quan sát 0,7mrad
Băng thông quang học 3,5nm FWHM
Thu thập dữ liệu Loại đếm photon
Độ phân dải 100m
Ngoài khả năng đo lường các mục tiêu chính của hệ thống LiDAR tán xạ cộng hưởng, tức là, các lớp của các nguyên tử kim loại và các ion trong khu vực mesopause, các thông số khác như nhiệt độ, tốc độ gió, thời gian và khơng gian cũng có thể được xác định. Điều này làm tăng lên rất nhiều phạm vi khảo sát trong bầu khơng khí cao có thể được giải quyết một cách rất năng động.
Trong số tất cả các công nghệ cạnh tranh cho các phép đo trong phần này của khí quyển, cộng hưởng-huỳnh quang LiDAR kết hợp các đặc tính như độ chính xác cao, độ đặc hiệu, độ phân giải, độc lập từ các điều kiện gây nhiễu nhiều ảnh hưởng đến hệ thống đo lường khác, hoạt động an tồn từ mặt đất, và chi phí thấp[2].
Lidar cộng hưởng huỳnh quang, mặc dù có nhiều tính năng nhưng vẫn có hai nhược điểm. Một là, thực tế vì sự hấp thụ của tầng ơzơn, họ không thể sử dụng các
bước sóng kích thích ngắn hơn nhiều so với 300 nm, thậm chí các hệ thống năng lượng cao với các kính viễn vọng thu lớn cũng sẽ khơng mở rộng đến giới hạn đó. Bất lợi khác là họ không làm việc trong thời tiết nhiều mây. Cả hai thiếu sót đã được khắc phục khi hệ thống được thực hiện trên máy bay bay cao, hoặc tốt hơn ở trên vệ tinh[3] .