Le principe du LiDAR est basé sur l’émission active de photons dans l’atmosphère au moyen
d’un laser pulsé. Les photons rétrodiffusés par l’atmosphère résultent de la diffusion atmosphérique
élastique et inélastique. Le système de réception est composé de un ou plusieurs télescopes
paraboliques au foyer desquels les signaux sont collectés puis transmis par fibres optiques et traités
électroniquement par des photo-multiplicateurs. En fonction des caractéristiques de l’émission et de
la réception, les signaux rétrodiffusés sont transformés par la chaîne électronique de traitement puis
analysés pour le calcul de différents composés ou paramètres atmosphériques. Les divers systèmes
LiDAR permettent la mesure des aérosols, de la température, de la vapeur d’eau et de l’ozone
troposphérique, de l’ozone stratosphérique, du CO2..etc.
Différents types de LiDAR basés sur différents principes de processus physiques permettent
d'obtenir des profils de différents constituants atmosphériques.
Le LiDAR Mie, basé sur la diffusion élastique par les aérosols et les nuages, permet d'obtenir
des profils d'aérosols, ainsi que des informations sur les nuages, la géométrie des cristaux de glace
ou des gouttes d'eau diffusants ou leur épaisseur optique.
Le LiDAR DIAL (DIfferential Absorption LiDAR), basé sur l'absorption différentielle du faisceau
laser par les atomes et les molécules, permet d'obtenir des profils d'ozone ou d'autres gaz polluants.
Le LiDAR Raman, basé sur la diffusion inélastique (c'est-à-dire avec changement de longueur
d'onde) par les molécules, permet d'obtenir des profils de vapeur d'eau et de température en présence
d'aérosols.
Le LiDAR Rayleigh, basé sur la diffusion élastique (c'est-à-dire sans changement de longueur
d'onde) par les molécules d'air, permet d'obtenir des profils de densité et de température dans la
stratosphère et la mésosphère.
Enfin, le LiDAR vent, basé sur le décalage doppler du faisceau laser par des molécules d'air en
mouvement, permet d'obtenir des profils de vent horizontal dans la moyenne atmosphère.