CHM15K氣溶膠激光雷達本質上是一款“大氣探測望遠鏡"，核心原理很簡單：通過發射激光脈沖探測大氣中的氣溶膠和云層，再分析反射信號獲取關鍵數據。它采用單波長后散射技術，搭載1064納米的窄線寬釔鋁石榴石固態激光器，這種波長的激光不僅能有效避免大氣中水汽的吸收干擾，還屬于對人眼安全的1M激光等級，適合全天候不間斷觀測。
具體工作時，激光器會持續發射帶寬僅0.1nm的短激光脈沖，這些脈沖射向高空后，會與大氣中的氣溶膠粒子、空氣分子以及云層發生碰撞并產生散射。儀器搭載的高靈敏度光學接收器會捕捉這些散射回來的信號，同時精準記錄激光脈沖的飛行時間和散射強度。基于光的傳播速度恒定這一基本原理，通過計算脈沖往返的時間差，就能準確換算出散射目標的高度；而分析散射信號的強度變化，則能進一步判斷氣溶膠的濃度、云層的密度等關鍵參數。值得一提的是，它采用的光子計數方法和雙鏡頭設計，不僅能實現5米級的高精度測量，還能通過鏡頭自檢功能確保數據穩定性，有效抵抗環境光干擾。
這款儀器的測量范圍可達15公里，能清晰探測到近地面的霧、揚塵，高空的氣溶膠層甚至高達15公里的卷云，最多可同時識別9個云層，還能輸出氣溶膠后散射廓線、消光系數等核心數據，為大氣研究提供精準支撐。其穩定的性能得益于特殊設計：窄波段過濾器能過濾雜光，長壽命固態激光器確保持續工作，即便在-40℃至55℃的環境下，也能保持正常運行，防護等級達到IP65，適合各類戶外場景。
在實際應用中，CHM15K的身影遍布多個領域。在氣象觀測領域，它是氣象部門的“得力助手"，能精準監測霧、云量、垂直能見度等參數，為天氣預報和災害預警提供數據支持，尤其在強對流天氣來臨前，可提前捕捉氣溶膠層的異常變化。在機場運行中，它更是保障飛行安全的關鍵設備，通過實時監測云層高度、穿透深度和垂直能見度，幫助機場判斷航班起降條件，避免大霧、低云等天氣對飛行造成影響。
環境監測領域，CHM15K發揮著重要作用，無論是城市空氣質量監測還是偏遠地區氣溶膠研究，都能精準捕捉PM2.5、揚塵等污染物的垂直分布和擴散趨勢。例如在蘭州遠郊的氣溶膠特性研究中，科研人員借助它獲取了長期的氣溶膠垂直分布數據，為分析區域大氣污染來源和擴散規律提供了核心依據。在科學研究方面，它常被用于行星邊界層氣溶膠特性研究，美國NOAA的研究就曾利用它校準后的數據分析城市氣溶膠分布，其結果與衛星觀測數據的相關性高達0.95以上，充分證明了其數據可靠性。此外，它還能融入大型觀測網絡，為氣候變化研究、大氣環境評估等提供持續穩定的觀測數據，成為大氣科學領域的重要工具。
