CHM15K气溶胶激光雷达本质上是一款“大气探测望远镜"，核心原理很简单：通过发射激光脉冲探测大气中的气溶胶和云层，再分析反射信号获取关键数据。它采用单波长后散射技术，搭载1064纳米的窄线宽钇铝石榴石固态激光器，这种波长的激光不仅能有效避免大气中水汽的吸收干扰，还属于对人眼安全的1M激光等级，适合全天候不间断观测。
具体工作时，激光器会持续发射带宽仅0.1nm的短激光脉冲，这些脉冲射向高空后，会与大气中的气溶胶粒子、空气分子以及云层发生碰撞并产生散射。仪器搭载的高灵敏度光学接收器会捕捉这些散射回来的信号，同时精准记录激光脉冲的飞行时间和散射强度。基于光的传播速度恒定这一基本原理，通过计算脉冲往返的时间差，就能准确换算出散射目标的高度；而分析散射信号的强度变化，则能进一步判断气溶胶的浓度、云层的密度等关键参数。值得一提的是，它采用的光子计数方法和双镜头设计，不仅能实现5米级的高精度测量，还能通过镜头自检功能确保数据稳定性，有效抵抗环境光干扰。
这款仪器的测量范围可达15公里，能清晰探测到近地面的雾、扬尘，高空的气溶胶层甚至高达15公里的卷云，最多可同时识别9个云层，还能输出气溶胶后散射廓线、消光系数等核心数据，为大气研究提供精准支撑。其稳定的性能得益于特殊设计：窄波段过滤器能过滤杂光，长寿命固态激光器确保持续工作，即便在-40℃至55℃的环境下，也能保持正常运行，防护等级达到IP65，适合各类户外场景。
在实际应用中，CHM15K的身影遍布多个领域。在气象观测领域，它是气象部门的“得力助手"，能精准监测雾、云量、垂直能见度等参数，为天气预报和灾害预警提供数据支持，尤其在强对流天气来临前，可提前捕捉气溶胶层的异常变化。在机场运行中，它更是保障飞行安全的关键设备，通过实时监测云层高度、穿透深度和垂直能见度，帮助机场判断航班起降条件，避免大雾、低云等天气对飞行造成影响。
环境监测领域，CHM15K发挥着重要作用，无论是城市空气质量监测还是偏远地区气溶胶研究，都能精准捕捉PM2.5、扬尘等污染物的垂直分布和扩散趋势。例如在兰州远郊的气溶胶特性研究中，科研人员借助它获取了长期的气溶胶垂直分布数据，为分析区域大气污染来源和扩散规律提供了核心依据。在科学研究方面，它常被用于行星边界层气溶胶特性研究，美国NOAA的研究就曾利用它校准后的数据分析城市气溶胶分布，其结果与卫星观测数据的相关性高达0.95以上，充分证明了其数据可靠性。此外，它还能融入大型观测网络，为气候变化研究、大气环境评估等提供持续稳定的观测数据，成为大气科学领域的重要工具。
