ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Аппаратура для лазерного зондирования из "Атмосферная оптика Т.8 " При многочастотном зондировании могут использоваться различные комбинации лазеров, как перестраиваемых по частоте, так и с фиксированными частотами излучения, с разными типами преобразователей частоты, среди которых наиболее широкое распространение получили генераторы гармоник (ГГ) и газовые ВКР-ячейки высокого давления. [c.43] Если необходима спектральная селекция собранного приемной антенной локационного оптического сигнала, то для этих целей обычно используют монохроматоры, входные отверстия которых совмещают с полевой диафрагмой. В этом случае в фокальной плоскости монохроматора наблюдаются монохроматические изображения входного отверстия, число и положение которых соответствуют спектральным частотам принятого излучения. Кроме частот зондирующего лазерного излучения в локальном сигнале можно обнаружить частоты комбинационного рассеяния, а также частоты резонансной флуоресценции и полосы люминесценции аэрозолей. Разделенные в спектроанализаторе монохроматические световые потоки посылаются затем на отдельные фотодетекторы. [c.44] Для снижения уровня фоновых шумов перед фотодетекторами, как, правило, устанавливают узкополосные интерференционные фильтры, поэтому расходяихиеся световые потоки сначала коллимируют, а после фильтра фокусируют на фотодетектор. [c.45] Для уменьшения влияния мощной засветки фотодетектора локационным сигналом с начала трассы зондирования используют ослабители излучения, специальные виньетирующие диафрагмы, а также оптические затворы, синхронизованные с импульсом генерации лазерного передатчика. [c.45] В качестве фотодетекторов лидарного сигнала в УФ и видимом диапазонах спектра наибольшее распространение получили фотоэлектронные умножители (ФЭУ). В ближнем и среднем ИК-Диапазонах спектра используют полупроводниковые фотодиоды. При этом чувствительные элементы фотодиодов среднего ИК-диапазона спектра необходимо охлаждать до креогенных температур, а в ближнем ИК-Диапазоне спектра фотодиоды, как правило, работают при комнатной температуре. [c.45] Оптический локационный сигнал сначала преобразуется в фотодетекторе в пропорциональный ему электрический сигнал, затем регистрируется с помощью специальных быстродействующих регистраторов лидарных сигналов в виде массива цифровых данных, который заносится в память компьютера. [c.45] Рассмотрим подробнее наиболее важные составные части лидара. [c.45] Спектр излучения эксимерных лазеров без специальной селекции содержит одну или несколько компонент шириной 0,1— 0,3 нм каждая. Применение специальных селектирующих устройств (либо интерферометров Фабри — Перо, либо дифракционных решеток) позволяет сузить линию излучения до 1... 10 см и перестраивать ее в пределах 4=1 нм от центра линии свободной генерации. [c.46] Спектральные и энергетические параметры источников УФ-излучения на основе эксимерных лазеров, снабженных ВКР-преоб-разователями частоты, хорошо подходят для решения задач лазерного мониторинга атмосферного озона. При зондировании тропосферного озона, как правило, используется излучение КгР-лазера, сдвинутое на 1-ю и 2-ю стоксовы частоты в ВКР-ячейках на Н2 и D2 270 нм—1 D2 277 нм—1 Н2 299 нм — 2D2 и 312 нм — 2Н2. Зондирование стратосферного озона ведется с помощью ХеС1-лазера с длиной волны 308 нм, снабженного ВКР-ячейкой на 1 СН4 (338 нм) либо на 1 Н2 (345 нм). [c.46] Типичные параметры лазеров на красителях для основной и 2-й гармоник излучения при накачке 2-й гармоникой АИГ Мс1-ла-зера приведены в табл. 2.1. [c.48] Наряду с Ti А Оз-лазером большое внимание в последнее время, например на LEO-89, уделяется перестраиваемому лазеру на форстерите с хромом (Сг Mg2Si04), генерация в котором получена в диапазоне от 1,15 до 1,37 мкм при накачке основной гармоникой АИГ Nd-лазера [38]. Отметим, что диапазоны совместной спектральной перестройки излучения лазеров на форстерите с хромом и на сапфире с титаном перекрывают октаву (когда частота коротковолновой границы излучения совпадает со 2-й гармоникой длинноволновой границы). [c.49] Среди твердотельных лазеров с фиксированными частотами излучения самое широкое распространение в задачах лазерного зондирования атмосферы получил наиболее отработанный и надежный АИГ Nd-лазер. Длина волны излучения этого лазера 1064 нм может преобразовываться во вторую гармонику 532 нм с помощью кристаллов, LBO, КТР (KTi0P04) или других более традиционных, но менее эффективных кристаллов KD P и D A. Использование первых двух кристаллов обеспечивает эффективность удвоения частоты более чем 60 7о [27]. Кроме того, эти кристаллы, по-видимому, в настоящее время являются наиболее надежными и долговечными, поскольку они негигроскопичны и имеют высокую радиационную стойкость и твердость. [c.49] Значительные успехи в повышении КПД АИГ Nd-лазера наблюдаются в последние годы при использовании диодной накачки. [c.49] В среднем ИК-Диапазоне спектра на длинах волн более 2,5 мкм излучают мощные высокоэффективные газовые лазеры на молекулах HF, DF, СО, СО2, N2O, NH3 и других. Используя дифракционную решетку, в этих лазерах можно осуществлять дискретную перестройку по вращательным линиям колебательновращательных полос излучения, причем положения центров этих линий измерены с большой точностью. В лазерах высокого давления (более 1 атм) возможна плавная перестройка длины волны излучения за счет перекрывания уширенных давлением линий излучения. [c.50] Типичные параметры некоторых молекулярных ИК-лазеров приведены в табл. 2.1. [c.50] Вернуться к основной статье