В научном центре волновых исследований Института общей физики РАН разработан и изготовлен компактный лидар, позволяющий осуществлять дистанционное лазерное зондирования физических характеристик верхнего слоя океана и получать в реальном времени трехмерные карты некоторых его параметров. В 80‐х годах прошлого столетия подобные измерения проводились при помощи аппаратуры весом 1000 кг. Ее потребляемая мощность составляла примерно 2 кВт. Исследования проводились с борта специализированных самолетов [ 1 ], в СССР это был АН‐30, скорость полета составляла около 350 км / ч. В 90‐х годах разработан лидар, вес которого снизился до 200 кг. Этот аппарат предназначался для установки на вертолет, в том числе вертолет КА‐32. В обоих случаях размещение лидара на авианосителе требовало существенной его модификации и сопровождалось дорогостоящей процедурой, что препятствовало коммерчески успешному мониторингу морских акваторий методом дистанционного лазерного зондирования. Представляемый опытный образец – прототип универсального лазерного спектрометра для дистанционного зондирования поверхности суши и моря с борта беспилотного летательного аппарата.
Лидар Прибор разработан на основе импульсного лазера YVO 4: Nd 3 + LCM-DTL‐329QT( длина волны основного излучения 1054 нм, длительность импульса 5 нс) с диодной накачкой и удвоением частоты [ 2, 3 ]. В качестве приемника использован многоканальный спектроанализатор ANDOR iStar, с охлаждаемой диодной матрицей и стробируемым усилителем яркости. Импульсы второй гармоники( 527 нм) с помощью отклоняющих призм направляются на объект зондирования. Рассеянный в обратном направлении сигнал фокусируется линзой с фокусным расстоянием 21 см и апертурой 8 см на входную щель( в разных измерениях от 50 до 250 мкм) полихроматора Spectra Physics MS127i с дифракционной решеткой 150 штр / мм. Для ослабления сигнала релеевского рассеяния на неоднородностях и взвешенных частицах в воде перед входной щелью устанавлен полосовой стеклянный фильтр ОС‐13 толщиной 2 или 4 мм. Оптическая схема лидара разрабатывалась так, чтобы он позволял одновременно регистрировать сигнал обратного упругого рассеяния на длине волны накачки 527 нм и полосы комбинационного рассеяния на валентных колебаниях Н 2 О( центр полосы λ = 650 нм).
1
2 3
6 |
7 |
5 |
4 |
Рис. 1. Функциональная схема макета лидара для регистрации сигналов рассеяния Ми, спонтанного комбинационного рассеяния и флуоресценции органических хромофоров |
|
|
|
|
1 – спектрограф 2 – стробируемый прибор зарядовой связи 3 – блок питания лазера 4 – исследуемый объект 5 – линза 6 – спектральные фильтры
7 – зеркало
|
56 Морские информационно-управляющие системы, 2014 / No. 1( 4)