米(Mie)散射激光雷达

是一种利用米散射机制探测30 km以下低空大气中的尘埃、云雾等气溶胶粒子的激光雷达。Mie散射的特点是散射粒子的尺寸与入射激光波长相近或比入射波长更大,其散射光波长和入射光相同,散射过程中没有光能量的交换,是弹性散射。瑞利(Rayleigh)激光雷达是利用瑞利散射机制对高度在30 km以上中间层大气密度、大气波动现象及高层大气气温进行探测,当激光光束比粒子半径大得多时所产生的散射称为瑞利散射。瑞利散射也是弹性散射,在30 km以上的大气回波主要是分子瑞利散射,可以忽略气溶胶粒子的米散射信号;

拉曼(Ra2man)散射激光雷达

根据同时接收的水汽和氮气分子对激光的Raman后向散射回波信号获得水汽混合比的垂直分布,拉曼散射是激光与大气中各种分子之间的一种非弹性相互作用过程,其最大的特点是散射光的波长和入射光不同,产生了向长波或短波方向的移动。这种雷达能对低空大气湿度和温度阔线进行高时空分辨率和连续性的探测,也可以用来测量环境中某种污染气体的浓度;

差分吸收(DifferentialAbsorp tion)激光雷达

探测时向大气中的同一光路发射波长相近的两束激光波长,其中一个波长正处于探测气体的吸收线上,记为λon ,它被待测气体较强烈吸收,另一波长处于待测气体的吸收线的边翼上或吸收线外,记为λoff ,待测气体对它吸收很小或没有吸收。由于这两束激光波长相近,其他气体分子和气溶胶对于这两个波长的消光一般情况下基本相同可以忽略。两束激光的回波强度的差异只是由待测气体分子的吸收所引起的,从而根据两个波长回波强度的差分可以确定待测气体分子的浓度,它可以用来探测大气湿度和大气污染,它被广泛应用于环境监测中,如探测空气中的O3、SO2 和NO2等;

多普勒(Dopp ler)激光雷达

利用激光多普勒效应,通过测量散射频率相对于发射激光频率的多普勒频移量测量大气风速,获得风场的时空变化;

偏振( Polarization)激光雷达

是通过探测非球形粒子后向散射光的退偏振比来研究它们的形态,这种激光雷达可以探测和分析云中的含水量和云的微物理结构;

共振荧光(Resonance Fluorescence)激光雷达

则已经被应用于对钠层及其相关特性进行系统而深入的探测和研究。同时也可以对其他几种原子和离子进行类似的探测和研究,原子等在吸收入射光后再发射的光称为荧光。在共振荧光过程中,荧光波长与入射光波长相等。由于共振荧光截面比瑞利散射截面大得多,可以利用某些特定的激光波长下原子或分子发生共振荧光增强的现象来实现辨认大气组分的探测。