Heterodyne and direct detection wind lidar developed at ONERA

Abstract

In this paper, we present the two wind lidar architectures developed at ONERA: the heterodyne lidar which analyzes the backscattering of particles and the direct detection lidar using a QMZ which analyzes the backscattering of molecules. In both cases, solutions have been developed to be able to embark them on an airplane: fiber laser, robust receiver, robust general architecture. Both technologies could provide interesting comparative measurements for AEOLUS calibration/validation campaigns: the heterodyne configuration allows precise measurements on the lower part of the atmosphere while the QMZ configuration allows reaching up to at an altitude of 20 km. In addition, regarding the developments made for molecular lidar, the UV fiber laser and the monolithic QMZ receiver could be excellent solutions for the next generation of Aeolus to reduce costs, improve data quality and lidar durability.Dans cet article, nous présentons les deux architectures de lidar éolien développées à l'ONERA : le lidar hétérodyne qui analyse la rétrodiffusion des particules et le lidar à détection directe utilisant un QMZ qui analyse la rétrodiffusion des molécules. Dans les deux cas, des solutions ont été développées pour pouvoir les embarquer dans un avion : laser à fibre, récepteur robuste, architecture générale robuste. Les deux technologies pourraient fournir des mesures comparatives intéressantes pour les campagnes d'étalonnage/validation AEOLUS : la configuration hétérodyne permet des mesures précises sur la partie inférieure de l'atmosphère tandis que la configuration QMZ permet d'atteindre jusqu'à 20 km d'altitude. De plus, concernant les développements réalisés pour le lidar moléculaire, le laser à fibre UV et le récepteur QMZ monolithique pourraient être d'excellentes solutions pour la prochaine génération d'Aeolus afin de réduire les coûts, d'améliorer la qualité des données et la durabilité du lidar