热层氦激光雷达系统参数设计和性能分析

发布时间：2018-02-28 17:14

  本文关键词： 遥感 氦测密度激光雷达 热层 亚稳态氦 共振荧光　出处：《中国激光》2017年09期 　论文类型：期刊论文

【摘要】：为满足氦(He)激光雷达系统的探测指标,实现200~1000km大气中He原子密度的测量,对He密度探测激光雷达系统的参数和性能进行设计(主要包括激光发射部分、光学接收部分、数据采集和控制部分),对比在不同亚稳态He密度、不同积分时间、不同距离分辨条件下系统接收光子数与距离的关系,其中亚稳态He的密度对信号强度的影响最大。用较低高度的瑞利散射信号标定共振荧光信号,获得相对数密度曲线和信噪比(SNR)曲线。仿真结果显示,在积分时间为30min,距离分辨为50km,亚稳态He原子[He(2~3S)]密度最低的情况下,在250~530km高度范围内,相对误差小于2%,SNR大于40。结果证明系统设计的参数可以满足高层大气He原子密度的探测要求,对将来系统的实现有一定参考价值。
[Abstract]:In order to meet the detection index of helium he) lidar system and realize the measurement of he atom density in 1000km atmosphere, the parameters and performance of he density detection lidar system are designed (including laser emission part and optical receiving part). The relationship between the number of received photons and the distance of the system under different metastable he density, different integration time and different range resolution is compared. The density of metastable he has the greatest influence on the signal intensity. The resonance fluorescence signal is calibrated with the lower Rayleigh scattering signal, and the relative density curve and SNR curve are obtained. The simulation results show that, When the integration time is 30 min, the range resolution is 50 km, the density of metastable he atom is the lowest, and the relative error is less than 2% SNR > 40 in the altitude range of 250 ~ 530km, it is proved that the parameters designed by the system can meet the detection requirements of he atom density in the upper atmosphere. It has certain reference value to the realization of the system in the future.
【作者单位】： 中国科学技术大学地球与空间科学学院;中国科学院近地空间环境重点实验室;
【基金】：国家自然科学基金(41227804,41374156)
【分类号】：TN958.98

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本文编号：1548218