相干差分吸收二氧化碳激光雷达仿真与误差分析

作者：李因营; 陈相成; 于翠荣; 戴光耀; 吴松华^*

来源：光学学报, 2023, 1-29.

• 二氧化碳浓度
• 相干差分吸收
• 激光雷达
• 仿真与性能评估

获取不同区域大气二氧化碳浓度的时空分布情况，有助于加深对碳—气综合系统的了解，对服务我国减排控制、加快实现我国“双碳”战略目标具有重要意义。融合光学外差和差分吸收两种技术体制的相干差分吸收激光雷达（CDIAL）可实现全天时、高精度、高集成度探测。文内阐述了相干差分吸收激光雷达探测大气二氧化碳的原理，设计1.57μm波段微脉冲相干探测系统，并对系统回波信号进行了仿真。通过仿真计算分别探究了温度、压力、波长等因素对差分光学厚度（DAOD）计算及二氧化碳浓度反演精度所造成的影响。仿真结果显示，当波长漂移为0.5 pm，温度不确定度为1 K，压强不确定度为1 hPa，水汽浓度测量不确定度为10%时，这些参数引起的总体误差为0.45%；在大气中二氧化碳浓度为400ppm时，微脉冲相干激光雷达探测二氧化碳浓度测量误差约为1.8 ppm。

• 单位
  中国海洋大学; 高等研究院