マイクロパルスライダー（MPL）は、広く用いられている大気観測技術です。ナノ秒レベルのレーザーパルスを高繰り返し周波数で使用し、全天候型かつ高時空間分解能でエアロゾルや雲を検出します。従来の大気観測技術は分解能と応答速度が比較的低く、地表付近や高層大気の精密観測に対する要求を真に満たすことは困難でした。しかし、マイクロパルスライダー技術は従来の方法の欠点を効果的に補い、中国の気象予報、環境保護、科学研究分野における重要な機器となっています。地球規模の気候変動や環境問題への取り組みにおいて、重要なデータサポートを提供しています。

1. 技術アーキテクチャと動作原理

マイクロパルスライダーは、レーザー照射、光受信、信号処理という3つの主要ユニットが連携して動作することで主に構成されている。

レーザー発光ユニットは高繰り返し周波数のパルスレーザーを採用しており、動作波長は主に532nmです。一部の先進システムでは、1064nm/532nmの二波長構成にも対応しており、大気中の様々な高度における異なる大気成分の精密な検出を可能にします。

光受信ユニットの中核は、同軸望遠鏡とアバランシェフォトダイオード（APD）検出器である。この組み合わせにより、大気中の様々な粒子によって発生する微弱な後方散乱光信号を効率的に捕捉し、使用可能な電気信号に変換することができる。

信号処理ユニットは、受信信号のリアルタイム飛行時間の原理に基づいて、そのパラメータを逆算します。これにより、大気中の粒子状物質濃度の垂直分布や雲の光学的特性などを正確に分析することが可能になります。

マイクロパルスライダーの動作原理は、レーザーと大気成分との相互作用メカニズムに基づいています。レーザーパルスが照射されると、大気中のエアロゾルや雲粒子などと弾性散乱を起こします。このシステムは、散乱光子の帰還時間（ToF）とそれに伴う強度変化を精密に測定します。ミー散乱理論モデルと組み合わせることで、大気の光学的厚さ、消衰係数、後方散乱係数といった主要なパラメータを逆算します。これにより、大気の状態を動的に監視し、定量的に分析することが可能になります。

2. 応用事例と主な利点

マイクロパルスライダーは、複数の分野で優れた応用価値を実証している。

環境モニタリングの分野において、高精度かつ高解像度の環境モニタリングに基づき、マイクロパルスライダーは環境ガバナンスのための科学的基盤を提供し、環境汚染の段階的な除去を支援し、持続可能な環境ガバナンスを実現します。

大気化学研究の分野では、マイクロパルスライダーと差分吸収分光法を有機的に組み合わせることで、NO₂やO₃などの主要ガスの濃度データを同時に取得できるだけでなく、もやの発生と伝播についても比較的詳細に解明することが可能になった。これは、大気汚染の原因究明研究の深化に大きく貢献するものである。

航空安全の保証という観点から、空港との完全な接続手段に基づき、マイクロパルスライダーによる高精度かつ長距離の気象監視結果をリアルタイムで空港の管制センターにフィードバックすることで、離着陸時の最も信頼性の高い気象早期警報を提供し、航空の安全な運航を効果的に強力に保証します。

マイクロパルスライダーシステムには、以下の利点があります。

高解像度検出：最大15メートルの垂直解像度を備えたマルチ波長設計により、砂塵と汚染粒子を効果的に区別できます。

・一日を通して連続観測が可能：大気エアロゾルや雲の垂直構造の変化を24時間365日中断なく監視することができ、大気境界層の日変化、汚染プロセスの形成と消散、雲の日変化の研究に不可欠です。

・システム統合：コアコンポーネントの小型化設計により、複数のシナリオで迅速な展開が可能になります。

3. コア光源 - Nd:YAG固体レーザー

の MCA-Rシリーズマイクロチップレーザー 独自に開発された リアルライト マイクロパルスレーザーレーダーに使用できます。このマイクロチップレーザーシリーズは、受動Qスイッチング技術とダイオード励起固体レーザー設計を組み合わせ、ポンプモジュールをレーザー結晶と統合し、2つの波長を提供します。 1064nm そして 532nmまた、出力レーザーパルス幅は2nsと短く、繰り返し周波数は2.5kHzです。このダイオード励起固体レーザーは、小型駆動回路を搭載し、コンパクトな構造と安定した性能を実現しており、MPLシステムの小型設計と多様な用途への対応という要件を満たしています。

マイクロパルスライダーで使用されるマイクロチップレーザー

マイクロパルスライダーで使用されるマイクロチップレーザー

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