Suplemento 2.19: El Sensor Láser Fluorescente (1/5)
Lidar y Sensor Laser Fluorescente
Un lidar es un sensor activo que se utiliza para iluminar objetos y para detectar y analizar señales que se originan en ese objeto como resultado de la iluminación. Por lo tanto, se parece a un radar, sin embargo, utiliza la región ultravioleta (UV), visible (VIS) o infrarroja (IR) del espectro electromagnético en lugar de microondas (consulta el módulo 1 del tutorial Entendiendo el Espectro de Radiación). Los láseres pulsados se utilizan como fuente de luz, ya que hay una alta radiación de fondo proveniente de la luz solar en los rayos UV, VIS e IR durante el día. La intensidad de la luz del día es casi constante y, por lo tanto, las señales que se originan a partir de pulsos de láser que iluminan un objeto se pueden discriminar fácilmente del fondo inducido por la luz solar, y el lidar también se puede utilizar durante el día.
Al igual que el radar, es posible medir la distancia r entre el instrumento y un objeto midiendo el lapso de tiempo t entre la emisión del pulso láser y el retorno de la señal reflejada por un objeto:
c es la velocidad de la luz. En el aire es aproximadamente c = 300 000 km/s o 3·108 m/s. La velocidad de la luz en el agua es aproximadamente el 75% de este valor. El factor 2 en el denominador del lado derecho de la ecuación se debe al hecho de que el pulso de luz viaja el doble de la distancia r, hacia adelante y hacia atrás. Esta es una de las ecuaciones lidar fundamentales. El nombre lidar se refiere a las posibilidades que resultan de la medición en intervalos de tiempo de pulsos láser: Light detection and ranging (esp.: Detección de luz y rango).
Las señales que regresan de un objeto pueden ser un reflejo del pulso láser. Conocer con precisión la posición y altitud de la aeronave, y considerar estos datos durante el procesamiento de la señal, permite construir mapas muy detallados de la superficie terrestre con una precisión de cm; este método se llama escaneo láser aerotransportado o mapeo topográfico lidar aerotransportado. De la misma manera, es posible medir la profundidad del fondo marino en mares costeros hasta profundidades de agua de aproximadamente 50 m, y trazar mapas náuticos en regiones donde las aguas no son demasiado turbias.
Muchos objetos absorben luz y reemiten una fracción de ella como luz fluorescente. El análisis espectral de la luz fluorescente permite caracterizar con bastante frecuencia las sustancias que componen el objeto. Los instrumentos lidar que miden la fluorescencia se denominan lidar de fluorescencia o sensor láser fluorescente. Pueden operarse a bordo de una aeronave para analizar parámetros físicos y biológicos de las aguas, como la turbidez y el contenido de algas, o para detectar contaminantes marinos como se muestra en el siguiente gráfico.
