LIDAR系统使用光学表面离轴扩束器监测城市内大气污染

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光学表面有限公司 已与美国国防评估与研究局(DERA,英国马尔文)的遥感小组和索尔福德大学(英国曼彻斯特)的土木工程系合作开发了高性能离轴扩束器,以便集成到新一代脉冲相干激光雷达系统。

新一代激光雷达系统

新一代LIDAR系统的开发是为了测量与局部风场有关的现象以及已建成城市地区大气污染的扩散。在这种苛刻的应用中,激光雷达将人眼安全的脉冲CO2激光引导到大气中。空气中自然产生的气溶胶颗粒会使激光辐射反向散射,激光雷达接收器会检测到这一点。评估了出射光和后向散射光之间的多普勒频移,从而得出了气溶胶散射体的视线速度,可以假定其随局部风场一起移动。 30多年来,位于Malvern的DERA站点参与了遥感应用程序的开发和理论理解。 DERA拥有相当多的内部理论物理学和工程技术人员内部专业知识,他们熟悉建筑仪器,因此与英国国防部,欧洲航天局,航空航天公司和大学研究部门一起参与了著名的遥感项目。必须尝试在畅通的空气走廊上测量已建成的城市环境中空气污染物的扩散的任务,因此需要开发新一代脉冲相干激光雷达(LIDAR)系统。人们发现,包括雷达和连续波激光雷达在内的传统技术在解决这一问题方面存在明显的不足。虽然c.w LIDAR提供了良好的空间和光谱分辨率,但此类系统通常在空间中的某个点测量风速和湍流,并且被限制在几百米的检测范围内。雷达被取消作为一种测量工具,主要是由于其在接近已建好的环境中会遇到混乱情况,并且缺少清晰的回风。从理论上讲,脉冲相干激光雷达系统的开发可以在几公里范围内的分布式走廊上提供清晰的空气检测,并且不会遭受地形引起的混乱。 DERA设计基于能够构建一个紧凑且高性能的单基地系统,其中同一台LIDAR望远镜可以发送和接收激光信号。

离轴抛物线扩束器的使用

凭借40多年的国际设计和制造经验,光学表面有限公司指出,通过离轴抛物线扩束器可以最佳地实现所需的高性能和紧凑性。得益于稳定的制造环境,Optical Surfaces能够提供紧凑的x15离轴扩束器单元,在633nm处测量的整个150mm输出孔径上,透射波前精度为lambda / 5。光学元件的高表面质量几乎消除了由于望远镜反馈而对激光雷达系统性能造成的任何限制。准备就绪后,DERA团队便能够简单快速地将可变焦点(无限远至20米)扩束器集成到激光雷达中单元。由于离轴扩束器设计具有从红外到可见光的完全消色差性能,因此内置了进一步的未来操作灵活性。

DERA LIDAR系统

DERA LIDAR系统以每秒120个脉冲(500纳秒的脉冲长度)运行,能够将风速和气溶胶浓度常规测量到3 km的范围,范围分辨率约为100米。将来计划利用光学系统的消色差性能,以这种多普勒模式进行多波长差分吸收激光雷达(D.I.A.L.)测量,在该模式下可以使用同一设备同时监视物种浓度和风场。

关于光学表面有限公司

光学表面有限公司从事光学组件和系统的生产已有30多年的历史,现已被公认是欧洲之一'高精度光学的领先制造商。

主要的车间和测试设施位于地下的深层地下,这些隧道是用实心粉笔开挖的,温度保持恒定,几乎不存在振动。

在这样稳定的条件下,特别是长路径长度的测试变得可量化和可靠。具有这些天然优势的是一支技术精湛的工匠团队,他们致力于在产品质量和客户服务方面追求卓越。

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    光学表面有限公司(2020, March 11). LIDAR系统使用光学表面离轴扩束器监测城市内大气污染. AZoOptics . Retrieved on January 14, 2021 from //www.selec-iat.com/Article.aspx?ArticleID=247.

  • 司法协助

    光学表面有限公司"LIDAR系统使用光学表面离轴扩束器监测城市内大气污染". AZoOptics . 14 January 2021. <//www.selec-iat.com/Article.aspx?ArticleID=247>.

  • 芝加哥

    光学表面有限公司"LIDAR系统使用光学表面离轴扩束器监测城市内大气污染". AZoOptics . //www.selec-iat.com/Article.aspx?ArticleID=247. (accessed January 14, 2021).

  • 哈佛大学

    光学表面有限公司2020. LIDAR系统使用光学表面离轴扩束器监测城市内大气污染. AZoOptics , viewed 14 January 2021, //www.selec-iat.com/Article.aspx?ArticleID=247.

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