Samenvatting

Het KNMI is in het bezit van een Raman lidar met polarisatie ontvanger die in dit onderzoek op twee verschillende kalibratiemethoden is getest. Uit dit onderzoek moet blijken welke methode onder de gegeven omstandigheden de juiste benadering geeft voor de depolarisatie ratio. De polarisatie ontvanger meet de intensiteit van de twee verschillende polarisatiecomponenten. Met deze signalen wordt de depolarisatie verhouding bepaald van het uitgezonden licht na interactie met de atmosfeer. De depolarisatie verhouding is de verhouding tussen een polarisatie component die evenwijdig is aan de polarisatierichting van het uitgezonden laser licht, en een component die een polarisatierichting heeft die hier loodrecht op staat. Deze verhouding is karakteristiek voor elk soort deeltje afzonderlijk. Om met een bepaalde zekerheid de waarde voor de depolarisatie te kunnen bepalen is het systeem op twee verschillende manieren gekalibreerd. Vervolgens is gemeten aan een cirrus wolk en is de depolarisatie verhouding daarvan met twee methoden bepaald.

Bij de eerste methode, de moleculaire methode, is de depolarisatie verhouding van een stukje aerosolvrije atmosfeer bepaald met de polarisatie ontvanger. Omdat de depolarisatie verhouding van een aerosolvrije range uit de theorie bekend is kan deze meting op de bekende waarde worden genormaliseerd. Uit de metingen is een kalibratieconstante bepaald. Deze is gelijk aan k = 0,46 ± 0,007. Met deze waarde is de depolarisatie verhouding van een cirrus wolk bepaald . Een nadeel van deze methode is dat de aanname moet worden gedaan dat er inderdaad in de gekozen range geen aerosolen aanwezig zijn. Een voordeel van deze methode is echter dat de kalibratiemetingen en de ‘normale’ metingen tegelijkertijd kunnen worden uitgevoerd.

Voor de tweede methode, ±45 graden kalibratie, is er een half lambda plaatje in de opstelling gemonteerd. Om het systeem te kalibreren is de depolarisatie verhouding bepaald met het half lambda plaatje op 22,5° en op -22,5°. In deze situaties wordt de polarisatierichting van het ingekomen licht verdraaid naar 45 graden ten opzichte van de bundelsplitser zodat de verhouding tussen de kanalen één is. Aan de hand van deze metingen is er een kalibratieconstante bepaald, deze is gelijk aan . De depolarisatie verhouding van een cirrus wolk is vervolgens gemeten met het half lambda plaatje op nul graden en is .

De laatste methode is de drie kanalen methode. Deze methode maakt gebruik van drie kanalen. In het derde kanaal wordt het totale signaal gemeten. In de andere twee kanalen worden de twee polarisatie componenten gemeten net als bij de twee andere methoden. Deze methode leverde, door gebrek aan tijd en kennis over de precieze uitvoering van de methode, geen zinvolle depolarisatie ratio’s op.

De bekende depolarisatie ratio van een cirrus is uit de literatuur bekend en gelijk aan . Uit de berekende waarde blijkt dat de waarde die volgens de ±45 graden kalibratiemethode is berekend, het beste overeenkomt met de literatuurwaarde. Er kan op dit moment geconcludeerd worden dat deze methode een verbetering van het systeem heeft opgeleverd.