上海光機所成功在實驗室實現全球首顆星載二氧化碳探測激光雷達濃度測量精確定標

  中國科學院上海光學精密機械研究所陳衛標研究員團隊提出了基于二氧化碳吸收池的大氣二氧化碳濃度測量定標裝置和方法，為星載二氧化碳激光雷達濃度測量精度實驗室定標提供了新的解決方案。該定標裝置利用帶光學窗的密封腔體充注不同壓力二氧化碳的方式，來模擬整層大氣對星載CO2激光雷達吸收過程。該項裝置成功為全球首顆二氧化碳探測激光雷達進行了實驗室定標，證實了該激光雷達系統二氧化碳柱狀濃度能夠實現1ppm的高測量精度。相關研究成果以“Calibration experiments based on CO2 absorption cell for 1.57-μm spaceborne IPDA LIDAR”為題發表于Optics Express。

IPDA激光雷達定標試驗原理框圖

  對于星載二氧化碳探測激光雷達，由于其體積大、重量重，系統復雜，尤其是激光脈沖能量高，在室外環境下運行會對星載激光雷達帶來風險，因此很難通過外場測試的方式來驗證其二氧化碳濃度的測量精度。

  本文創造性的利用氣體吸收池，通過抽真空、充注不同壓強二氧化碳氣體，來模擬大氣不同二氧化碳濃度下對激光發射1572雙波長脈沖的差分吸收，并設計了針對二氧化碳差分吸收激光雷達的系統的定標實驗。定標測量結果表明，其二氧化碳柱狀濃度測量絕對誤差和標準偏差均小于1ppm，驗證了星載二氧化碳探測激光雷達的高精度測量能力。

  本研究驗證了使用該類型定標裝置進行二氧化碳柱狀濃度測量精度定標的能力，為激光雷達溫室氣體遙感探測實驗室定標提供了一種可行的定標方案。

  論文鏈接：https://opg.optica.org/oe/fulltext.cfm?uri=oe-30-20-35146&id=500791