微脉冲激光雷达（Micro-Pulse Lidar, MPL）是一种应用广泛的大气探测技术，采用高重复频率的纳秒级激光脉冲，实现了对气溶胶与云层的全天时、高时空分辨率探测。传统的大气探测技术的分辨率和响应速度都相对较低，难以真正地满足对近地面及高空大气的精细化的观测的需求，而微脉冲激光雷达技术能有效弥补了传统手段的不足，并已成为我国气象预报、环境保护和科学研究领域的关键装备，为应对全球气候与环境挑战提供了重要的数据支撑。

一．技术架构与工作原理：

微脉冲激光雷达主要由三大核心单元协同构成：激光发射、光学接收与信号处理。

激光发射单元采用高重复频率的脉冲激光器，其工作波长以532nm为主；部分先进系统还支持1064nm/532nm的双波长配置，可以实现对大气中不同高度的不同大气组分的精准探测。

光学接收单元的核心是同轴望远镜与雪崩光电二极管（APD）探测器，该组合能高效地将由大气的各类的颗粒物产生的微弱的后向的散射光的信号都捕获并转换为可用的电信号。

信号处理单元则依托于对接收的信号的实时的飞行时间的原理对其进行参数的反演，最终可对大气中的颗粒物的浓度、云层的光学的特性等都能对其的垂直的分布都能得到较好的解析。

微脉冲激光雷达的工作原理依托于激光与大气成分的相互作用机制：激光脉冲发射后，与大气中的气溶胶、云粒子等发生弹性散射，系统对其返回的散射光子的时间（ToF）及相应的强度的变化作了精确的测量，结合了米氏的散射理论模型，对大气的光学厚度、消光系数及后向散射系数等核心的参数进行反演，从而实现了对大气的状态的动态的监测与定量的分析。

二．应用实践与核心优势：

微脉冲激光雷达在多个领域展现出突出的应用价值：

在环境监测领域方面，基于对环境的高精度的高分辨的监测，微脉冲激光雷达为环境的治理提供了科学的依据，协助逐步清除环境中的污染，实现了环境的可持续的治理。

在大气化学研究方面，凭借将微脉冲激光雷达与差分吸收光谱的技术有机地联用，不仅能够同步地获取到NO₂、O₃等主要的气体的浓度的数据，而且对雾霾的生成、传输等都有了较为深入的揭示，对大力推动了大气污染的成因的精细化的研究都有着很大的推动作用。

在航空安全保障方面，基于与机场的完善的对接手段，将微脉冲激光雷达的高精度的远距离的天气监测成果实时地反馈给机场的调度指挥中心，从而为航班的起降提供了最为可靠的气象的预警，有效的为航空的安全的运行提供了坚强的保障。

微脉冲激光雷达系统具有以下几方面的优势：

1. 高分辨率探测：垂直分辨率达15米，多波长设计可对沙尘与污染颗粒进行有效区分。

2. 可进行全天时连续观测：能够7×24小时不间断地监测大气气溶胶和云的垂直结构变化，对于研究大气边界层日变化、污染过程的形成与消散、云的昼夜演变等过程至关重要。
3. 系统集成化：核心部件小型化设计，实现多场景的快速部署。

三．核心光源-Nd: YAG固体激光器

杏林睿光自主研发的MCA-R系列微片激光器可用于微脉冲激光器雷达。该系列微片激光器采用的是被动调Q技术结合半导体泵浦固体激光设计，将泵浦模块与激光晶体集成，提供1064nm和532nm两种波长，输出的激光脉冲宽度短至2ns、重频为2.5kHz。这款半导体泵浦固体激光器并配套小型化驱动电路，实现结构紧凑与性能稳定，满足MPL系统小型化设计、多场景应用的要求。

应用在微脉冲激光雷达的微片激光器

应用在微脉冲激光雷达的微片激光器参数

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