DPL 激光器具有对人眼安全、大气消光比低、光学系统便宜以及可采用光纤光路和集成光学技术和结构小型化等优点。它克服了Nd :YAG 激光器只能测距和测角, 不能测速和成像困难, 大气传输性能较差, 对人眼不安全等缺点。其相干性好,体积小, 质量轻, 寿命长, 可靠性优于CO2 激光器,因此90 年代得到迅速发展。目前, 已经实验用于相干多普勒激光雷达、距离成像、障碍物回避等方面, 在机载、弹载和星载平台中具有较大的竞争力。商品化进程也十分迅速,从第一台DPL 激光器研制成功, 到商品化激光雷达仅用了4 年, 且价格迅速降低 。

90 年代初, 短脉冲相干的多普勒Nd :YAG 激光探测系统的距离分辨率为1m , 用于1km/s 的高速目标的多普勒测量。其波形为1.06μm 的8μs 短脉冲采用相干接收方式。用波长为2.1μm 及2.09μm 的Tm , Ho :YAG 激光器制成的全固态激光雷达系统脉冲能量约为22mJ , 脉冲重复频率为3 .2Hz , 脉宽约为220ns 。已演示不同的距离分辨对大气风速和远距离硬目标测量.1.32μm 的半导体二极管泵浦Nd :YLF 激光成像雷达系统包括二极管泵浦、Q 开关Nd :YLF 激光发射机、激光接收机、距离计数器, 测量2km 距离的目标陆续试验成功。迅速开发了商品化的激光雷达。微型脉冲激光雷达系统是美国国家航天局(NASA)哥达德航天中心研制的一台科学仪器的初样样机。通过技术转让实现了商品化。微型脉冲激光雷达是一种对人眼安全、结构紧凑和自动操作的激光雷达, 可用于大气中云的轮廓和气溶胶浓度的探测。对科研或全天候无人值守的云和气溶胶的高度和结构的测量等环境监测是一件理想的工具, 与传统的激光雷达相比性能和效率均有创新。微型脉冲激光雷达系统是至今唯一的一种低成本和使用方便的小型系统。空气动力学、天气研究和环境监测的应用仅是该系统可能的利用领域。系统的模块设计有多种修改, 以满足不同应用的需要。系统可以在距离分辨率和其它性能方面升级,或提高可靠性以满足航天需要。

工作原理微型脉冲激光雷达系统的基本结构如图所示。微型脉冲激光雷达从发射机发出高功率的激光脉冲直接在大气中传输, 并与气溶胶和大气分子发生相互作用。它们引起的后向散射能量由系统的接收器接收。回波信号提供了许多大气组分和动力学的信息。距离分辨率由激光脉冲从发射机到返回接收机的时间来决定。系统的发射部分是二极管泵浦Nd :YLF 激光器, 发射的激光脉冲波长为523nm , 脉宽为10ns , 重复频率为2500Hz , 能量为10μJ 。通过施密特-卡塞格轮望远镜天线同轴地将脉冲发射出去, 并接收目标的反射信号, 将之转变为电信号, 随后输入到数字处理器中。数据由安装在系统架子上的IBM/PC 兼容机采集、存储和分析。性能特点对人眼安全:微型脉冲激光雷达在任何距离对人眼都安全, 符合ANSI Z136-1986 激光安全防护标准允许的最大能量(MPE), 并且符合美国国家航空局(FAA)的传输辐射安全标准。它是通过适当的扩束和重复频率达到的。

信号探测灵敏度和系统作用距离:在低压电源下,MPL 可以提供高速的信号探测性能, 并具有低系统噪声和高量子效率(40 %)。通过窄的接收视场和窄带干涉滤光片使背景噪声降低, 因而白天也可测量从对流层到同温层(接近25km)之间云和气溶胶的散射。

物理尺寸:系统的体积小, 质量轻, 在外场可以按一定方式排列布置, 并可在较大的空间范围内进行观测, 不需要笨重的稳定平台和架子。