82. Для решения каких задач применяются лидары.

Наряду с военными применениями, в последние годы широкое применение получили лазерные дальномеры, используемые для решения задач экологического мониторинга окружающей среды. (Экологический мониторинг (мониторинг окружающей среды) — это комплексная система наблюдений за состоянием окружающей среды, оценки и прогноза изменений состояния окружающей среды под воздействием природных и антропогенных факторов). Они применяются в составе оптических измерительных систем дистанционного зондирования, известных под общим названием лидары.

83. Определите два основных типа лидаров.

В настоящее время существует два основных типа лидаров, основанных на применении лазерных дальномеров – альтиметры и батиметры. Альтиметры - это устройства для определения высоты, которые позволяют осуществлять с высоким разрешением измерения топографии поверхностей Земли, Луны и других планет. Альтиметры устанавливаются на борту самолетов, вертолетов и космических летательных аппаратов. При альтиметрических измерениях лазер выполняет роль источника излучения очень высокой яркости и может давать импульсы с пиковой мощностью, превышающей уровень несколько мегаватт, и длительностью всего несколько наносекунд. Усреднение по нескольким выстрелам обычно не требуется, поскольку отраженные лазерные импульсы характеризуются большим отношением сигнал/шум. При использовании твердотельных лазеров с модуляцией добротности и наносекундных электронных счетчиков времени можно достичь метрового и даже субметрового вертикального разрешения с высоты полета в несколько километров и даже с орбитальных высот в несколько сотен километров.

Другой тип лидаров на базе лазерного дальномера – батиметры – применяются для измерений рельефа морского дна, а также обнаружения и измерения формы поверхности подводных объектов (подводных лодок, мин, самоходных торпед и т.д.). Возможности применения таких устройств ограничены оптическими свойствами воды (степенью прозрачности для лазерного излучения) конкретного водоема. Характерные глубины, на которых проводятся измерения при помощи батиметров, обычно составляют несколько десятков метров.

84. На базе каких лазеров обычно реализуются лидары.

Современные альтиметры и батиметры обычно реализуются на базе Nd:YAG лазеров с модулированной добротностью и ламповой или диодной накачкой. При этом в первом случае (в альтиметрах), как правило, используются гранатовые лазеры, генерирующие излучение на основной длине волны (1064нм), а в батиметрах – лазеры с удвоением частоты излучения (длина волны 532 нм). В последнем случае это связано с тем, что вода имеет минимальные потери энергии света в сине-зеленой части спектра. По этой причине в батиметрах целесообразно использовать лазеры с длиной волны излучения вблизи 0.5 мкм.

Характерные параметры излучения лазеров, используемых в альтиметрах

и батиметрах, следующие:

- энергия излучения в импульсе – 5-50 мДж,

- длительность импульса - 1-10 нс,

- частота повторения - 20-50 Гц