差分吸收激光雷达

第25卷　第6期

2001年12月激　　光　　技　　术LASERTECHNOLOGYVol.25,No.6December,2001

差分吸收激光雷达测量对流层臭氧3

胡顺星　胡欢陵　周　军　吴永华

(中国科学院安徽光学精密机械研究所大气光学重点实验室,合肥,230031)

摘要:利用激光雷达对对流层2～4km高度范围的臭氧分布进行了测量。测量结果表明,利

用YAG激光器产生的两个波长(266nm和289nm),可以得到比较精确的臭氧分布。

关键词:差分吸收激光雷达　臭氧　对流层　YAG激光器

DIALlidarmeasurementHuShunxing,Hu,,u(AtmosphericOpticsof,

,Hefei,230031)

ofthetropposphericozonefromthealtitudeof2kmto

lidarisreportedinthepaper.Themeasurementresultsshowthattheozonedensitybeobtainedwithhigheraccuracybasedonlidarwithtwowavelengths(266nmand289nm)thatareproducedbyaYAGlaser.

Keywords:differentialabsorptionlidar　ozone　troposphere　YAGlaser

引　　　言

差分吸收激光雷达测量大气中的微量气体成分的方法最先由Schotland[1]在水汽测量中提出来,而后得到不断地发展。差分吸收激光雷达测量大气臭氧的优点是测量范围大、分辨率高、精度较高、实时快速、能够监测臭氧的时空变化。在较低高度的对流层中,气溶胶含量很大且分布很不均匀,为减少气溶胶的影响,一般选取波长较短的紫外波长。在本文的测量中,我们利用了YAG激光器基频1064nm的四倍频波长266nm和266nm泵浦氘气Raman频移波长289nm,进行了对流层臭氧的测量,并对测量结果的误差进行了估计和分析。

1　测　　　量

1.1　测量方法

差分吸收激光雷达测量对流层臭氧的方法,是利用待测气体的吸收特性测量该气体的浓度。差分吸收激光雷达以同一光路向大气中发射波长接近的两束脉冲激光,其中一个波长处于被测气体的吸收线上,它被待测气体强烈吸收;另一个波长处于待测气体的吸收线的边翼上或吸收线外,待测气体对它吸收很小或没有吸收。由于这两束激光波长相近,对其它气体分子和气溶胶的消光基本相同,两束激光的回波强度的差异只是由待测气体分子的吸收引起。从而根据两个波长回波强度的差异可以确定待测气体分子的浓度。计算臭氧浓度的关系如(1)式所示。

　　3国家八六三激光技术领域和国家自然科学基金资助项目。