В настоящее время очень остро стоит проблема техногенного загрязнения окружающей среды, в особенности загрязнения воздуха. Реактивные двигатели авиалайнеров, выхлопные газы машин, отходы промышленного производства содержат такие вредные соединения, как метан, сероводород, окись азота, двуокись серы, углекислый газ, окись углерода и др. Также необходимо отметить, что год из года возрастает содержание в воздухе частиц пыли и сажи.
Широкое распространение как в РФ, так и за рубежом получил лазерный контроль загрязнений атмосферы. Принцип лазерного зондирования атмосферы заключается в том, что лазерный луч при своем распространении рассеивается молекулами, частицами, неоднородностями воздуха, поглощается и изменяет свои физические параметры (форму импульса, частоту и др.). При этом появляется свечение (т. е. флюоресценция). Именно это позволяет как качественно, так и количественно судить о тех или иных параметрах воздушной среды, таких как температура, влажность, давление, концентрация газов и т. д. Необходимо отметить, что преимущественно лазерное зондирование атмосферы осуществляется в видимом, ультрафиолетовом, а также микрометровом диапазонах. Изучение динамики быстро протекающих процессов в малых объемах и в значительных толщах атмосферы возможно с использованием лидеров с большой частотой повторения импульсов малой длительности [1].
Уравнение комбинационного лидара (для мощности возвращенного сигнала):
где: Афи — эффективная площадь приемника;
Рл — мощность возбуждающего излучения лазера;
N(R) — плотность атмосферы;
k1 — общий коэффициент пропускания оптики;
k2 — коэффициент, учитывающий перекрывание возбуждающего и возвращенного пучков;
Т0 и Тс — коэффициенты потерь излучения при его однократном прохождении через атмосферу в области возбуждающей и смещенной линии соответственно;
tи — длительность импульса;
Аnу — коэффициент, суммарно учитывающий параметры приемно-усилительной системы;