差分吸收NO_2激光雷达光源的设计与实现

为研制一台探测距离3km、分辨率10μg/m^3的大气NO_2廓线差分吸收激光雷达,以NO_2的吸收光谱和激光雷达方程为基础,通过数值仿真分析了回波信噪比与水平和垂直方向上大气中气溶胶、NO_2含量的分布、探测距离和几何因子的关系;搭建探测大气NO_2实验系统,开展了大气NO_2浓度实验观测,获得水平及垂直高度0.4km^3.0km内的NO_2浓度实时分布,探测分辨率可达4.717μg/m^3,系统稳定可靠。结果表明,采用两台波长为354.7nm、能量不小于100m J的Nd∶YAG激光器分别抽运两台染料激光器的方式,并以C450为染料,可满足差分吸收探测所需的两束波长为λ_(on)(448.10nm)和λ_(off)(446.80nm)、能量为8mJ的输出光束。该方法为实用化NO_2差分吸收激光雷达光源的设计及应用提供了理论依据及技术支持。