2.2　激光雷達

激光雷達（light detection and ranging，LIDAR）是以激光為光源，通過探測激光與大氣相互作用的輻射信號來遙感大氣。光波與大氣的相互作用，會產生包含氣體原子、分子、大氣氣溶膠粒子和云等有關信息的輻射信號，利用相應的反演方法就可以從中得到關于氣體原子、分子、大氣氣溶膠粒子和云等大氣成分的信息。因此，激光雷達技術的基礎是光輻射與大氣成分之間相互作用所產生的各種物理過程。

圖2-7所示電磁波頻譜中，激光雷達所用的頻譜范圍從紅外、可見光到紫外波段。

圖2-7　電磁波頻譜

激光在大氣介質中傳輸時，會產生分子和小尺度大氣氣溶膠粒子的瑞利（Rayleigh）散射、大尺度大氣氣溶膠粒子的米（Mie）散射、非球形粒子的退偏振（depolarization）散射、散射頻率發(fā)生變化的拉曼（Raman）散射以及散射強度比分子瑞利散射大好幾個數量級的共振熒光（resonance fluorescence）散射等多種散射過程。此外，大氣分子具有波長范圍從紅外到紫外，十分豐富的電子光譜吸收帶和分子振動、轉動光譜吸收帶。波長恰與大氣中某些分子吸收譜線重合的激光在大氣中傳輸時將受到分子的強烈吸收。由于遙感的目標不一樣，導致要測量的輻射信號也不一樣，這樣就產生了各種不同種類的激光雷達。