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对大气CO2时间和空间分布的了解及其变化原因的理解是十分重要的，这是预测未来CO2的浓度和它对气候的影响前提。国际上已有学者利用Ho∶Tm∶YLF激光器、Ti∶Al2O3宝石激光器抽运的H2二级受激拉曼频移从事过CO2探测的研究，提出了受激Raman增益谱雷达的构想。
本研究设计了微脉冲雷达的方案，可用于探测低层大气中的CO2分布。它是基于半导体激光器、光纤放大器、吸收倍增分离雪崩二极管和光子计数器，其多数器件都是光纤器件和半导体器件，可使得系统小型化、牢固、便于统调。该系统脉冲能量小，重复频率高。基于种子注入的KTP参量振荡，可以设计一种新颖的差分吸收雷达系统，用来探测对流层大气CO2的分布。种子光的通断导致OPO交替输出窄带光和宽带光，作为差分吸收的on光源和off光源。用被探测气体本身的吸收池和谐振腔长的精确控制来锁定发射机的on光源波长。建立了探测大气CO2浓度的原理性Raman激光雷达，其发射机采用Nd∶YAG激光的三倍频354.7nm作为工作波长，发射的单脉冲能量60mJ，重复频率20Hz；接收机采用了光电倍增管(量子效率25％)和光子计数器(计数速率200MHz),探测CO2的Raman散射371.66nm(频移1285cm-1)信号。在提取CO2Raman散射回波信号的过程中，关键是抑制由激发光同时产生的强度大得多的354.7nm MieRayleigh后向散射以及波长挨得很近的375.4nm O2Raman后向散射的干扰。该雷达实验探测了1.5公里内的CO2浓度分布。实验证明了回波的确主要是371.66nm辐射，其它辐射被截止进入光电倍增管。O2的干扰大约为CO2信号的1％Raman雷达的回波反演的关键是获得透过率指数函数。1)应用532nm大气消光系数间接求取α(λ1，z)和α(λ2，z)。2)采用拉曼波长与待测气体相近的参考气体，α(λ1，z)=α(λ2，z)。3)借助λ1和λ2的Mie-Rayleigh散射回波求取透过率指数因子，加测两个波长的Mie-Rayleigh散射回波。总结介绍了数据处理、误差分析及借助于LI-7500 CO2-H2O Analyzation给Raman雷达系数定标的方法。