Differenzielle optische Absorptionsspektroskopie-Lidar für gasförmige Messungen im mittleren Infrarotbereich

S. Lambert-Girard, M. Allard, M. Piché und F. Babin

Abstrakt

Diese Arbeit präsentiert den Machbarkeitsnachweis eines Fernerkundungssystems zur Detektion molekularer Spezies wie gasförmiger Schadstoffe mittels aktiver differentieller optischer Absorptionsspektroskopie im kurz- und mittelwelligen Infrarotbereich. Das System umfasst einen optischen parametrischen Generator, der breitbandige, zwischen 1,5 und 3,8 μm abstimmbare Pulse erzeugt. Ein an einen Gitterspektrographen und eine eigens entwickelte getaktete HgCdTe-Avalanche-Photodiode gekoppeltes Teleskop misst das gesamte Rückstreuspektrum jedes Pulses. Experimente zeigen die simultane Detektion von H₂O und CO₂ bei 2 µm in atmosphärischer Luft und in einer Küvette sowie von H₂O und CH₄ bei 3,3 μm. Die Nachweisgrenzen für CO₂ und CH₄ liegen bei 158 bzw. 1 ppm·m. Zudem wird ein neuer Algorithmus vorgestellt, der die Konzentrationsbestimmung auch bei Spektren mit starken Absorptionsmerkmalen ermöglicht.