Forschungsgruppe
"Optische Fernmessung - Untersuchung atmosphärischer Prozesse mit optischen Methoden"

Sechs-Wellenlängen-Lidar

Motivation

Beobachtung von Aerosoleigenschaften und meteorologischen Bedingungen in Feldkampagnen auf der ganzen Welt

Instrument

Zwei frequenzstabilisierte Nd:YAG-Laser und zwei Titan-Saphir-Laser emittieren Licht bei den Wellenlängen 1064, 800, 710, 532, 400 und 355 nm mit einer Gesamtenergie von zweimal 1.6 J und einer Wiederholungsrate von 30 Hz. Ein 10-facher Strahlaufweiter reduziert die Strahldivergenz auf weniger als 0.1 mrad. Das gestreute Licht wird abwechselnd mit einem Teleskop (Cassegrain-Teleskop mit 53 cm Durchmesser) gesammelt. Ein 14-Kanal-Empfänger separiert die elastisch gestreuten Signale bei den sechs Emissionswellenlängen und die Ramansignale von Stickstoff bei 387 und 607 nm bzw. von Wasserdampf bei 660 nm mit dichroitischen Strahlteilern und Interferenzfiltern. Ein Polarisator unterscheidet die parallel und senkrecht polarisierten Komponenten des 710-nm-Signals. Zwei reine Rotations-Ramansignale von Stickstoff werden durch einen Doppelgitter-Monochromator separiert. Alle Signale werden durch Photomultiplier detektiert, wobei die ankommenden Photonen einzeln gezählt bzw. die Photomultiplier im Strommodus betrieben werden.
Aus den gemessenen Signalen können Profile des Rückstreukoeffizienten bei den sechs Ausgangswellenlängen, des Depolarisationsverhältnisses bei 710 nm sowie des Extinktionskoeffizienten und des Lidarverhältnissses bei 355 und 532 nm bestimmt werden. Weiterhin werden Profile des Wasserdampf-Mischungsverhältnis und der Temperatur abgeleitet. Aus diesen beiden Größen kann dann die relative Feuchte im gleichen Streuvolumen wie die Aerosoleigenschaften bestimmt werden (Raman-Lidar-Prinzip).

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Sechs-Wellenlängen-Lidar (für den Feldeinsatz)	Schauen Sie sich doch einmal um, indem Sie einfach auf die Bilder klicken!
Separation des rückgestreuten Lichts: elastische Signale bei 355, 400, 532,  710, 800 und 1064 nm Vibrations-Rotations-Ramansignale von Stickstoff bei 387 und 607 nm Vibrations-Rotations-Ramansignal von Wasserdampf bei 660 nm Rotations-Ramansignale bei 532 nm parallel und senkrecht polarisierte Komponenten des 710-nm-Signals	Schauen Sie sich doch einmal um, indem Sie einfach auf die Bilder klicken!
Separation von zwei Rotations-Ramansignalen mit einem Doppelgitter-Monochromator zur Temperaturmessung
Anordung der optischen Fasern in den beiden Faserblöcken des Doppelgitter-Monochromators
Abgeleitete Parameter: Extinktionskoeffizient bei 355 und    532 nm Depolarisationsverhältnis bei 710 nm Rückstreukoeffizient bei 355, 400, 532, 710, 800 und 1064 nm Lidarverhältnis bei 355 und 532 nm Temperatur Wasserdampfmischungsverhältnis Relative Feuchte

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Kooperation

Einbau der Temperaturmesskanäle (Monochromator) durch Yuri F. Arshinov, Sergej M. Bobrovnikov und Ilya B. Serikov vom Institut für Atmosphärische Optik, Sibirischer Zweig der Russischen Akademie der Wissenschaften, Tomsk, Russland

Projekte

• ACE-2
• LACE 98
• INDOEX
• SAMUM

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