FR2727766A1 - Sweep lidar with depolarisation by back=scatter medium measurement for meteorology - Google Patents
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Abstract
Description
RaDAR OPTIOVE A BALAYAGE
La présente invention a pour objet un radar optique (ou lidar) à balayage.RaDAR OPTIOVE SCAN
The present invention relates to an optical radar (or lidar) scanning.
Un radar optique met en général en oeuvre une source de lumière laser, qui émet un rayon laser polarisé linéairement et qui est dirigé vers un milieu à caractériser, lequel renvoit un faisceau rétrodiffusé présentant une certaine dépolarisation, cette dépolarisation étant caractéristique de certaines propriétés du milieu à caractériser. An optical radar generally uses a laser light source, which emits a linearly polarized laser beam and is directed towards a medium to be characterized, which returns a backscattered beam having a certain depolarization, this depolarization being characteristic of certain properties of the medium. to characterize.
C'est ainsi que la technique du radar optique ou lidar a été mise en oeuvre en météorologie pour l'étude des nuages, la dépolarisation de la lumière laser rétrodiffusée par un nuage représentant, dans une certaine mesure, le rapport entre la quantité de glace et la quantité d'eau qu'il contient. Thus, the optical radar or lidar technique has been used in meteorology for the study of clouds, the depolarization of laser light backscattered by a cloud representing, to a certain extent, the ratio between the quantity of ice and the amount of water it contains.
Une telle application du radar optique a été en particulier décrite dans la publication de KENNETH
SASSEN intitulé "The Polarization Lidar Technique for
Cloud Research A Review and Current Assessment paru dans le volume 72 n 12 de Décembre 1991 du Bulletin de l'American Meteorological Society.Such an application of the optical radar has been described in particular in the KENNETH publication
SASSEN titled "The Polarization Lidar Technique for
Cloud Research A Review and Current Assessment published in Volume 72 No. 12 of December 1991 of the Bulletin of the American Meteorological Society.
Cet article montre en particulier que les éléments diffusants optiquement homogènes et à symétrie sphérique, tels que les gouttelettes d'eau contenues dans un nuage, n'induisent pas de dépolarisation de la lumière incidente dans la direction de rétrodiffusion, alors que des éléments diffusants qui présentent la géométrie arbitraire des particules de glace introduisent quant à eux une dépolarisation qui peut être importante. This article shows in particular that the optically homogeneous scattering elements with spherical symmetry, such as the water droplets contained in a cloud, do not induce depolarization of the incident light in the backscattering direction, whereas scattering elements which have the arbitrary geometry of the ice particles introduce a depolarization that can be important.
Le coefficient de dépolarisation 6 est ainsi compris en général entre 0,2 et 0,8 et le plus souvent entre 0,4 et 0,5 pour les nuages chargés en glace ou pour les nuages susceptibles de générer des chutes de neige. The depolarization coefficient 6 is thus generally between 0.2 and 0.8 and most often between 0.4 and 0.5 for clouds loaded with ice or for clouds likely to generate snowfall.
Une technique souvent employée est de diriger le rayon laser du radar optique dans la direction verticale (pointage au zénith) et de mesurer la dépolarisation du faisceau rétrodiffusé. Cependant, comme le montre l'article précité, il se trouve que les nuages chargés en glace présentent un nombre important de couches diffusantes orientées horizontalement, ce qui induit des valeurs de dépolarisation 6 pratiquement nulles lorsque le radar optique est pointé au zénith ou à un angle très voisin. Pour éviter ce genre d'aberration, il est connu d'effectuer un balayage du faisceau du radar optique avec une amplitude de quelques degrés d'angle par rapport à la verticale. A technique often employed is to direct the laser beam of the optical radar in the vertical direction (zenith pointing) and to measure the depolarization of the backscattered beam. However, as shown in the aforementioned article, it is found that the ice-loaded clouds have a large number of horizontally oriented diffusing layers, which induces depolarization values 6 practically zero when the optical radar is pointed at the zenith or at a very close angle. To avoid this kind of aberration, it is known to scan the optical radar beam with an amplitude of a few degrees of angle with respect to the vertical.
D'autre part, et d'une manière générale, la technologie s'oriente vers la mise en oeuvre de radars optique à balayage permettant d'observer des nuages qui ne sont pas situés à la verticale du point d'observation. On the other hand, and in general, the technology is moving towards the implementation of scanning optical radars to observe clouds that are not located vertically to the observation point.
La mise en oeuvre d'un radar optique à balayage impose l'emploi d'un dispositif de renvoi optique à un ou plusieurs miroirs, lequel introduit une erreur dans la mesure de la dépolarisation qui est due essentiellement au coefficient de retard de phase A ou "retardance" du ou des miroirs de renvoi. The implementation of a scanning optical radar imposes the use of an optical return device to one or more mirrors, which introduces an error in the measurement of the depolarization which is due essentially to the phase retardation coefficient A or "delay" of the mirror or mirrors.
Etant donné que la dépolarisation induite par un nuage peut être relativement faible, il est évident que toute erreur de mesure induite par le coefficient A du ou des miroirs des dispositifs de renvoi optique est préjudiciable à la qualité de la mesure. Since the cloud-induced depolarization may be relatively small, it is obvious that any measurement error induced by the coefficient A of the mirror (s) of the optical return devices is detrimental to the quality of the measurement.
La présente invention a pour objet un radar optique permettant de s'affranchir, au moins dans une large mesure, des inconvénients dûs au coefficient A du ou des miroirs du dispositif de renvoi optique. The present invention relates to an optical radar to overcome, at least to a large extent, the disadvantages due to the coefficient A of the mirror or mirrors of the optical deflection device.
L'invention concerne dans ce but un radar optique comportant une source de lumière collimatée monochromatique ou quasi-monochromatique, par exemple une source de lumière laser, émettant un rayon polarisé linéairement et cheminant selon un premier axe optique, un dispositif de renvoi optique, et un dispositif de mesure de dépolarisation caractérisé en ce que le dispositif de renvoi optique comporte au moins l'un de deux dispositifs élémentaires de renvoi optique
- un premier dispositif élémentaire disposé selon le premier axe optique et renvoyant, à l'aide d'un premier miroir de renvoi, ledit rayon laser depuis le premier axe optique vers un deuxième axe optique formant avec le premier axe optique un angle 2a1, le deuxième axe optique formant un angle O avec un premier plan de référence contenant le premier axe optique et perpendiculaire à ladite direction de polarisation donnée, et comportant également une première lame retardatrice demi-onde disposée selon le premier axe en amont du premier miroir dans le sens de propagation des rayons lumineux, et dont une direction principale forme avec le premier plan de référence un angle égal à 0/2.To this end, the invention relates to an optical radar comprising a collimated monochromatic or quasi-monochromatic light source, for example a laser light source, emitting a linearly polarized ray and traveling along a first optical axis, an optical redirection device, and a depolarization measuring device characterized in that the optical redirection device comprises at least one of two basic optical deflection devices
a first elementary device disposed along the first optical axis and returning, with the aid of a first reflecting mirror, said laser beam from the first optical axis to a second optical axis forming with the first optical axis an angle 2a1, the second optical axis forming an angle O with a first reference plane containing the first optical axis and perpendicular to said given polarization direction, and also comprising a first half-wave retardation plate disposed along the first axis upstream of the first mirror in the direction propagation of the light rays, and a principal direction of which forms with the first reference plane an angle equal to 0/2.
- et / ou un deuxième dispositif élémentaire disposé selon un axe optique de mesure et renvoyant, à laide d'un deuxième miroir de renvoi substantiellement identique, par ses propriétés optiques, au premier miroir de renvoi, un rayon laser rétrodiffusé cheminant selon un troisième axe optique, vers ledit axe optique de mesure, lequel forme avec le troisième axe optique un angle 2 a2 (avec a2= < x1), le troisième axe optique faisant un angle O avec un deuxième plan de référence contenant l'axe optique de mesure, et comportant également une deuxième lame retardatrice demi-onde disposée selon l'axe optique de mesure en aval du deuxième miroir de renvoi dans le sens de propagation du rayon lumineux, et dont une direction principale forme avec le deuxième plan de référence un angle égal à 0/2. and / or a second elementary device disposed along an optical measurement axis and returning, with the aid of a second substantially identical return mirror, by its optical properties, to the first reflecting mirror, a backscattered laser beam traveling along a third axis optical, towards said optical measuring axis, which forms with the third optical axis an angle 2 a2 (with a2 = <x1), the third optical axis making an angle O with a second reference plane containing the optical measuring axis, and also comprising a second half-wave retardation plate disposed along the optical measurement axis downstream of the second reflecting mirror in the direction of propagation of the light beam, and a principal direction of which forms with the second reference plane an angle equal to 0/2.
Le deuxième et le troisième axes optiques sont avantageusement parallèles, l'axe optique de renvoi étant alors parallèle au premier axe optique, ou aligné avec celui-ci. The second and third optical axes are advantageously parallel, the optical return axis then being parallel to or aligned with the first optical axis.
Le dispositif de renvoi optique comporte alors, selon une variante préférée, un premier miroir déviant le rayon laser selon un deuxième axe optique perpendiculaire au premier axe optique, un deuxième miroir recevant selon un troisième axe parallèle au deuxième axe, un faisceau rétrodiffusé par un milieu à caractériser, et le renvoyant selon un quatrième axe optique parallèle au premier axe optique ou aligné avec celui-ci, en ce qu'il comporte un moyen pour entraîner simultanément en rotation le premier et le deuxième miroir de telle sorte qu'un plan de balayage contenant le premier, le deuxième et le troisième axe optique forme un angle de balayage donné O avec le premier plan de référence en ce qu'il comporte en premier une première et une deuxième lames demi-onde retardatrices disposées respectivement sur le premier axe optique avant le premier miroir et sur le quatrième axe optique après le deuxième miroir et en ce qu'il comporte un moyen pour positionner un axe principal de la première et de la deuxième lame demi-onde, de telle sorte qu'il forme avec le premier plan de référence un angle 0/2 égal à la moitié de l'angle de balayage. The optical return device then comprises, according to a preferred variant, a first mirror deviating the laser beam along a second optical axis perpendicular to the first optical axis, a second mirror receiving a third axis parallel to the second axis, a beam backscattered by a medium to characterize, and returning it according to a fourth optical axis parallel to or aligned with the first optical axis, in that it comprises means for simultaneously rotating the first and second mirrors so that a plane of scan containing the first, second and third optical axis forms a given scan angle O with the first reference plane in that it comprises first first and second half-wave retardation plates respectively disposed on the first optical axis before the first mirror and on the fourth optical axis after the second mirror and in that it comprises means for position a main axis of the first and second half-wave plates, so that it forms with the first reference plane an angle θ 2 equal to half of the scanning angle.
Selon un mode de réalisation préféré, le radar optique est caractérisé en ce que qu'il comporte un moyen pour entraîner simultanément en rotation le premier et le deuxième miroirs de telle sorte qu'un plan de balayage contenant les premier, deuxième et troisième axes optiques forme un angle de balayage donné O avec le premier plan de référence, en ce qu'il comporte la première et la deuxième lame demi-onde retardatrice qui sont disposées respectivement sur le premier axe optique avant le premier miroir et sur le quatrième axe optique après le deuxième miroir et en ce qu'il comporte un moyen pour positionner un axe principal de la première et de la deuxième lame demi-onde de telle sorte qu'il forme avec le plan de référence un angle égal à 0/2. According to a preferred embodiment, the optical radar is characterized in that it comprises means for simultaneously rotating the first and second mirrors so that a scanning plane containing the first, second and third optical axes forms a given scanning angle O with the first reference plane, in that it comprises the first and the second half-wave retardation plate which are respectively arranged on the first optical axis before the first mirror and on the fourth optical axis after the second mirror and in that it comprises means for positioning a main axis of the first and second half-wave plate such that it forms with the reference plane an angle equal to 0/2.
La direction de polarisation linéaire est de préférence soit horizontale, soit verticale. The linear polarization direction is preferably either horizontal or vertical.
L'invention concerne également un dispositif de renvoi optique, à l'aide d'un miroir de renvoi, d'un rayon lumineux polarisé linéairement selon une direction de polarisation donnée depuis un axe optique incident vers un axe optique de renvoi formant avec l'axe optique incident un angle 2a1, à l'aide d'un miroir de renvoi, a1 étant de préférence égal à 45 , dans lequel le miroir de renvoi est incliné sur l'axe optique de renvoi pour que l'axe optique de renvoi forme un angle O avec un plan de référence contenant l'axe optique incident et perpendiculaire à la direction de polarisation, et en ce qu'il comporte, en amont du miroir de renvoi dans le sens de propagation des rayons lumineux, une lame retardatrice demi-onde disposée selon l'axe optique incident et dont une direction principale forme avec le plan de référence un angle égal à 0/2. The invention also relates to an optical return device, by means of a reflecting mirror, of a linearly polarized light beam in a given polarization direction from an incident optical axis to an optical return axis forming with the an optical axis incident an angle 2a1, by means of a reflecting mirror, a1 being preferably equal to 45, in which the reflecting mirror is inclined on the optical axis of return so that the optical return axis forms an angle O with a reference plane containing the incident optical axis and perpendicular to the direction of polarization, and in that it comprises, upstream of the reflecting mirror in the direction of propagation of the light rays, a half-wave retardation plate; wave disposed along the incident optical axis and a principal direction forms with the reference plane an angle equal to 0/2.
L'invention concerne enfin un dispositif élémentaire de renvoi d'un rayon lumineux polarisé et ayant une direction nominale de polarisation linéaire, depuis un axe optique incident vers un axe optique de renvoi formant avec l'axe optique incident un angle 2a2, a2 étant de préférence égal à 45 , l'axe optique incident forme un angle O avec un plan de référence contenant l'axe optique de renvoi et perpendiculaire audit axe donné, et en ce qu'il comporte, en aval du miroir de renvoi dans le sens de propagation des rayons lumineux, une lame retardatrice demi-onde disposée selon l'axe optique de renvoi et dont une direction principale forme avec le plan de référence un angle égal à 0/2. The invention finally relates to an elementary device for returning a polarized light beam and having a linear linear polarization direction, from an incident optical axis to an optical return axis forming with the incident optical axis an angle 2a2, a2 being preferably equal to 45, the incident optical axis forms an angle O with a reference plane containing the optical axis of return and perpendicular to said given axis, and in that it comprises, downstream of the reflecting mirror in the direction of propagation of light rays, a half-wave retardation plate disposed along the optical axis of return and a principal direction forms with the reference plane an angle equal to 0/2.
La direction nominale de polarisation linéaire est, selon une première variante, perpendiculaire au plan contenant 1 'axe optique incident et 1 'axe optique de renvoi, ou bien, selon une deuxième variante, elle forme avec ledit plan un angle 0. The nominal direction of linear polarization is, according to a first variant, perpendicular to the plane containing the incident optical axis and the optical return axis, or, according to a second variant, it forms with said plane an angle θ.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront mieux à la lecture de la description qui va suivre donnée à titre d'exemple non limitatif en liaison avec la figure 1 qui représente un schéma d'un radar optique selon un mode de réalisation préféré de l'invention, et avec les figures 2a et 2d qui sont des détails de la figure 1, respectivement la première lame demi-onde, le premier miroir, le deuxième miroir, et la deuxième lame demi-onde, vus le long des axes 1 et 4 pour les lames, et latéralement pour les miroirs. Other features and advantages of the invention will appear better on reading the following description given by way of non-limiting example in connection with Figure 1 which shows a diagram of an optical radar according to a preferred embodiment of the invention, and with FIGS. 2a and 2d which are details of FIG. 1, respectively the first half wave plate, the first mirror, the second mirror, and the second half wave plate, seen along the axes. 1 and 4 for the blades, and laterally for the mirrors.
Le radar optique présenté à la figure 1 comporte un laser 10 émettant un faisceau laser selon l'axe optique 1, ce faisceau laser 11 étant polarisé horizontalement dans le sens de la flèche F. On appelle P1 le plan horizontal passant par l'axe optique 1 et contenant la flèche F. On désigne par P2 le plan vertical passant par l'axe optique 1, ce plan P2 constituant un plan de référence perpendiculaire à la flèche F. The optical radar shown in FIG. 1 comprises a laser 10 emitting a laser beam along the optical axis 1, this laser beam 11 being polarized horizontally in the direction of arrow F. The horizontal plane passing through the optical axis is called P1. 1 and containing the arrow F. It denotes by P2 the vertical plane passing through the optical axis 1, this plane P2 constituting a reference plane perpendicular to the arrow F.
Un miroir M1 dont le plan est incliné d'un angle ai , de préférence égal à 45 par rapport à l'axe optique 1 (voir figure 2b) est susceptible d'être entraîné en rotation autour de l'axe optique 1 de manière à renvoyer le faisceau laser 11 selon un axe optique 2 formant avec l'axe optique 1 un angle 2al dans le plan P3 et qui est donc perpendiculaire à l'axe optique 1 lorsque a1=45. L'axe optique 2 est situé dans un plan P3 qui contient l'axe optique 1 et qui forme avec le plan P2 un angle 0. Cet angle O est par exemple susceptible de varier entre 0 et 25-. Cette inclinaison variable O permet par balayage d'explorer une certaine région, par exemple comme représenté, d'explorer un nuage 30. Ce nuage 30 restitue par rétrodiffusion un rayon lumineux selon un axe optique 3 situé dans le plan P3 et parallèle à l'axe optique 2. Ce rayon lumineux présentant une polarisation qui peut être quelconque, à savoir une combinaison entre une polarisation elliptique dûe aux cristaux de glace ordonnés et une polarisation aléatoire dûe entre autres à la diffusion multiple, est renvoyé par un deuxième miroir
M2 selon un axe optique 4 aligné avec l'axe optique 1 ou parallèle à celui-ci: dans le cas où le nuage 30 n'induit pas de dépolarisation, le rayon lumineux présente une direction nominale de polarisation 7 qui est perpendiculaire au plan P3. Le plan du miroir M2 est incliné d'un angle a2 de préférence égal à 45 par rapport à l'axe optique 4 (voir figure 2c).En amont du premier miroir M1 dans le sens de propagation des rayons lumineux, est disposée une lame retardatrice 12 demi-onde (k/2), k désignant la longueur d'onde du rayonnement laser 11. On rappellera qu'une lame retardatrice demi-onde transforme la polarisation d'un faisceau entrant en une polarisation symétrique par rapport à ses directions principales.A mirror M1 whose plane is inclined at an angle ai, preferably equal to 45 relative to the optical axis 1 (see FIG. 2b) is capable of being rotated around the optical axis 1 so as to returning the laser beam 11 along an optical axis 2 forming with the optical axis 1 an angle 2al in the plane P3 and which is perpendicular to the optical axis 1 when a1 = 45. The optical axis 2 is located in a plane P3 which contains the optical axis 1 and which forms with the plane P2 an angle 0. This angle O is for example likely to vary between 0 and 25-. This variable inclination O makes it possible, by scanning, to explore a certain region, for example as shown, of exploring a cloud 30. This cloud 30 renders by backscattering a light ray along an optical axis 3 situated in the plane P3 and parallel to the Optical axis 2. This light ray having any polarization, namely a combination between an elliptical polarization due to the ordered ice crystals and a random polarization due inter alia to the multiple scattering, is returned by a second mirror
M2 along an optical axis 4 aligned with the optical axis 1 or parallel thereto: in the case where the cloud 30 does not induce depolarization, the light beam has a nominal direction of polarization 7 which is perpendicular to the plane P3 . The plane of the mirror M2 is inclined at an angle a2, preferably equal to 45 relative to the optical axis 4 (see FIG. 2c) .A upstream of the first mirror M1 in the direction of propagation of the light rays is arranged a blade delay retarder 12 half-wave (k / 2), k designating the wavelength of the laser radiation 11. It will be recalled that a half-wave retardation plate transforms the polarization of an incoming beam into a polarization symmetrical with respect to its directions main.
Selon l'invention, une des directions principales 16 de la lame 12 est inclinée d'un angle 8/2, de sorte qu'elle se trouve toujours située dans le plan bissecteur P4 des plans P2 et P3. Cette direction principale fait ainsi un angle 0/2 avec le plan P2 (voir figure 2a). En aval de la lame 12, la direction de polarisation 6 fait un angle O avec la flèche F, et elle est par conséquent perpendiculaire au plan P3. According to the invention, one of the main directions 16 of the blade 12 is inclined at an angle of 8/2, so that it is always located in the bisecting plane P4 of the planes P2 and P3. This main direction thus makes a 0/2 angle with the P2 plane (see Figure 2a). Downstream of the blade 12, the polarization direction 6 makes an angle O with the arrow F, and is therefore perpendicular to the plane P3.
En aval du miroir M2, dans le sens de propagation des rayons lumineux, est disposée une lame retardatrice demi-onde 14 dont une direction principale 18 forme également le même angle 8/2 par rapport au plan
P2, c'est-à-dire que la direction principale 18 est parallèle à la direction principale 16 (voir figure 2d).Downstream of the mirror M2, in the propagation direction of the light rays, is disposed a half wave retardation plate 14, a principal direction 18 also forms the same angle 8/2 with respect to the plane
P2, that is to say that the main direction 18 is parallel to the main direction 16 (see Figure 2d).
En aval de la lame 14, la direction nominale de polarisation F, c'est-à-dire la direction de polarisation correspondant à un nuage 30 n'induisant pas de dépolarisation, est parallèle à F.Downstream of the plate 14, the nominal direction of polarization F, that is to say the direction of polarization corresponding to a cloud 30 not inducing depolarization, is parallel to F.
Les miroirs M1 et M2 ont préférentiellement des propriétés sensiblement identiques vis-à-vis de la polarisation, c'est-à-dire qu'il présentent le même retard de phase nominal A et la même diatténuation a. The mirrors M1 and M2 preferably have substantially identical properties with respect to the polarization, that is to say that they have the same nominal phase delay A and the same attenuation a.
Ceci peut être réalisé en pratique en déposant la couche réfléchissante des miroirs M1 et M2 dans la même cloche de dépôt et en même temps.This can be done in practice by depositing the reflective layer of the mirrors M1 and M2 in the same deposit and at the same time.
Les raisons pour lesquelles l'invention permet de s'affranchir des inconvénients produits par le coefficient de retard A des miroirs vont maintenant être explicitées, en utilisant le formalisme de MUELLER
STOKES.The reasons why the invention makes it possible to overcome the disadvantages produced by the delay coefficient A of the mirrors will now be explained, using the MUELLER formalism.
STOKES.
Soit R(O) la matrice de Mueller correspondant à un angle 0, HWP (o/2) la matrice de Mueller correspondant à une rotation d'angle 0/2 d'une lame demionde, M la matrice de Mueller correspondant à un miroir M1 ou M21 et F la matrice de Mueller du nuage 30 à caractériser. Let R (O) be the Mueller matrix corresponding to an angle 0, HWP (o / 2) the Mueller matrix corresponding to a 0/2 angle rotation of a demionde blade, M the Mueller matrix corresponding to a mirror M1 or M21 and F the Mueller matrix of the cloud 30 to be characterized.
La matrice de STORES du rayon incident 11 polarisé linéairement dans une direction horizontale est représentée par la matrice de Stokes Bi alors que le faisceau en sortie de la lame retardatrice 14 est représenté par la matrice de Stokes Be. The STORES matrix of the linearly polarized incident ray 11 in a horizontal direction is represented by the Stokes Bi matrix while the beam at the output of the delay plate 14 is represented by the Stokes Be matrix.
Les matrices correspondantes sont données en annexe soit I pour R(#), II pour HWP de #/2 III pour M (a représentant la diatténuation des miroirs), IV pour F, V pour Bi et VI pour Be. The corresponding matrices are given in the appendix: I for R (#), II for HWP of # / 2 III for M (a representing the diatenuation of mirrors), IV for F, V for Bi and VI for Be.
Be peut s'exprimer par le produit matriciel suivant. Be can express itself by the following matrix product.
B e = R(#) .HWP(#/2) . M. F. M. R(o). HWP(o/2) .Bi
L'expression de B e donnée en VI montre que, d'une part, Be est indépendant de l'angle 0, et que, d'autre part, le coefficient de dépolarisation linéaire 61, qui dépend des deux premières lignes de la matrice Beî est indépendant du coefficient A.B e = R (#) .HWP (# / 2). MFM R (o). HWP (o / 2) .Bi
The expression of B e given in VI shows that, on the one hand, Be is independent of the angle 0, and that, on the other hand, the linear depolarization coefficient 61, which depends on the first two rows of the matrix Beî is independent of the coefficient A.
L'invention concerne également un dispositif de renvoi optique associant à un miroir de renvoi une lentille retardatrice, l'axe optique de renvoi formant un angle O avec un plan de référence contenant l'axe optique incident et perpendiculaire à la direction de polarisation. La lame retardatrice demi-onde présente une direction principale formant avec le plan de référence un angle égal à 0/2. Le dispositif de renvoi élémentaire permet de réaliser un renvoi optique d'un rayon lumineux à l'émission, auquel cas la lame retardatrice est placée de préférence en amont du miroir, ou à la réception, auquel cas la lame retardatrice est placée de préférence en aval du miroir.Dans le cas d'une émission ou d'une réception, le rayon lumineux polarisé linéairement est renvoyé sans que les deux premiers termes de Be soient affectés par le coefficient A du miroir, comme le montre l'expression VI. Le troisième et le quatrième termes de la matrice Be sont seuls affectés par le coefficient A. The invention also relates to an optical return device combining a deflecting lens with a deflection mirror, the optical return axis forming an angle O with a reference plane containing the incident optical axis and perpendicular to the polarization direction. The half wave retardation plate has a main direction forming with the reference plane an angle equal to 0/2. The elementary return device makes it possible to carry out an optical transmission of a light beam on emission, in which case the retardation plate is preferably placed upstream of the mirror, or on reception, in which case the retardation plate is preferably placed in In the case of an emission or a reception, the linearly polarized light beam is returned without the first two terms of Be being affected by the mirror coefficient A, as shown by the expression VI. The third and fourth terms of the matrix Be are only affected by the coefficient A.
Les intensités propres du faisceau réfléchi sur un miroir, caractérisées par les polarisations s et p, dépendent seulement de la diatténuation a qu'il est facile de connaître et sont indépendants du coefficient
A. il s'ensuit que, pour un angle d'incidence donné, et quel que soit l'angle de balayage 0, le coefficient de dépolarisation linéaire qui est mesuré est indépendant du coefficient A.The intrinsic intensities of the reflected beam on a mirror, characterized by the polarizations s and p, depend only on the attenuation a which is easy to know and are independent of the coefficient
A. It follows that, for a given angle of incidence, and whatever the scanning angle 0, the linear depolarization coefficient measured is independent of the coefficient A.
On a
6 mesuré = S a 6 réel
l+a
On comprendra que l'ordre dans lequel sont disposés un miroir et la lame retardatrice qui lui est associée peut être inversé, à condition de conserver une rotation O de la polarisation le long de l'axe de propagation du rayon laser, le mode de réalisation préféré représenté à la figure 1 permettant que seuls les miroirs M1 et M2 se déplacent.We have
6 measured = S to 6 real
l + a
It will be understood that the order in which a mirror is arranged and the delay blade associated therewith may be reversed, provided that a rotation O of the polarization is maintained along the axis of propagation of the laser beam, the embodiment preferred shown in Figure 1 allowing only mirrors M1 and M2 move.
D'autre part, sil est possible de pointer le laser selon l'axe 2, il n'est pas besoin du miroir M1 et de la lame 12 ; s'il est possible de pointer le détecteur 20 dans la direction 3, il n'est pas besoin du miroir M2 et de la lame 14. On the other hand, if it is possible to point the laser along the axis 2, there is no need for the mirror M1 and the blade 12; if it is possible to point the detector 20 in the direction 3, there is no need for the mirror M2 and the blade 14.
ANNEXE
<tb> <SEP> 1 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0
<tb> <SEP> # <SEP> 0 <SEP> cos(2.#) <SEP> <SEP> sin(2.#) <SEP> 0 <SEP> <SEP> #
<tb> <SEP> R(#) <SEP> = <SEP> (I)
<tb> <SEP> 0 <SEP> -sin(2.#) <SEP> cos(2.#) <SEP> <SEP> 0
<tb> <SEP> O <SEP> O <SEP> O <SEP> 1, <SEP>
<tb> <SEP> i <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP>
<tb> <SEP> 0 <SEP> cos(2.#) <SEP> <SEP> sin(2.#) <SEP> <SEP> 0 <SEP> (II)
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<tb>
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<tb><SEP> R (#) <SEP> = <SEP> (I)
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<tb><SEP> O <SEP> O <SEP> O <SEP> 1, <SEP>
<tb><SEP> i <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP> 0 <SEP>
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<Tb>
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<Tb>
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9414523A FR2727766A1 (en) | 1994-12-02 | 1994-12-02 | Sweep lidar with depolarisation by back=scatter medium measurement for meteorology |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9414523A FR2727766A1 (en) | 1994-12-02 | 1994-12-02 | Sweep lidar with depolarisation by back=scatter medium measurement for meteorology |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2727766A1 true FR2727766A1 (en) | 1996-06-07 |
Family
ID=9469428
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR9414523A Pending FR2727766A1 (en) | 1994-12-02 | 1994-12-02 | Sweep lidar with depolarisation by back=scatter medium measurement for meteorology |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2727766A1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1079239A1 (en) * | 1999-08-27 | 2001-02-28 | Thomson-Csf | Method and device for discriminating targets by laser illumination |
| EP2477044A3 (en) * | 2011-01-14 | 2012-11-07 | Japan Aerospace Exploration Agency | Airborne LIDAR for detecting matter suspended in air |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US4497065A (en) * | 1982-07-12 | 1985-01-29 | Westinghouse Electric Corp. | Target recognition system enhanced by active signature measurements |
-
1994
- 1994-12-02 FR FR9414523A patent/FR2727766A1/en active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4497065A (en) * | 1982-07-12 | 1985-01-29 | Westinghouse Electric Corp. | Target recognition system enhanced by active signature measurements |
Non-Patent Citations (2)
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