Caractéristiques du lidar
Lidar de détection de pollution

1.1 Principe du lidar

Le principe utilisé est voisin de celui du radar, d’où le nom de lidar (Ligh Detection And Ranging ) qui s’applique à la fois à l’instrument et à la méthode de télédétection correspondante.

Il s’agit d’une technique optique active de mesure à distance, par opposition aux techniques passives de télédétection d’une source de rayonnement naturel.

Grâce à l’exploitation des propriétés de cohérence spatiale et temporelle spécifiques des sources laser, le lidar se différencie aussi des autres instruments de mesure à distance utilisant une source de lumière conventionnelle.

Un lidar comporte toujours un émetteur et un récepteur (figure 1).

La source est un laser, généralement impulsionnel, émettant dans un domaine de transparence de l’atmosphère soit, typiquement, entre 0,3 et 10 µm.

La propagation de l’impulsion laser dans l’atmosphère est suivie de la réception d’une fraction du rayonnement réémis :

• soit par un obstacle ou une cible (lidar topographique) ;

• soit par rétrodiffusion sur les constituants de l’atmosphère : molécules, aérosols, poussières (lidar atmosphérique).

Le lidar exploite les conséquences de l’interaction entre le rayonnement laser et les constituants de l’atmosphère. Les différents processus d’interaction tels que diffusions, absorptions, voire fluorescence, vont conditionner les caractéristiques spectrales et d’intensité du rayonnement mesuré par le dispositif de réception (télescope et détecteur appropriés).

Le lidar fournit ainsi des informations sur la composition et la concentration des différents constituants de l’atmosphère en fonction des processus d’interaction sélectionnés.

Les trois principaux phénomènes de diffusion mis en jeu dans un lidar sont présentés dans le tableau 1, qui fournit l’ordre de grandeur des sections efficaces correspondantes.

L’autre phénomène essentiel d’influence de l’atmosphère est l’absorption du rayonnement laser le long du trajet aller-retour (2R) du faisceau. Cette absorption peut être décrite sous forme d’un coefficient d’extinction tenant compte des effets de diffusion ainsi que de...