Зондирование лазерное

Распространяясь по атмосферной трассе зондирования, лазерный импульс испытывает поглощение и рассеяние на молекулах и аэрозолях атмосферы. Часть излучения, рассеянная атмосферой назад в направлении лидарной системы, может быть собрана и сфокусирована с помощью приемной антенны на фотодетектор, который преобразует ее в электрический сигнал, пропорциональный падающему световому потоку. При этом расстояние до любого рассеивающего объема на трассе зондирования однозначно определяется по значению временного интервала с момента посылки лазерного импульса, поскольку свет распространяется с известной скоростью. А интенсивность принятого сигнала в каждый конкретный момент времени зависит как от свойств конкретного рассеивающего объема атмосферы, так и от характеристик всей атмосферной трассы зондирования на двойном пути от лидара до рассеивающего объема и обратно. Приведем функциональную связь между всеми параметрами приемопередающей системы лидара и интенсивностями принимаемого с различных расстояний протяженной трассы зондирования локационного сигнала [43] [c.41]

В реальных схемах зондирования лазерные передатчики имеют конечную ширину спектра излучения Ave=7 0. В этом случае согласно формуле (1.58) профили коэффициентов поглош ения a(vo, г) и а(VI, г) в (5.13) должны быть представлены в виде [c.142]

На длинах волн короче 300 нм также имеется широкий набор переходов в различных веществах, однако отсутствие удобных перестраиваемых лазеров в этом диапазоне длин волн ограничивает область их использования в приложениях дистанционного зондирования. Лазерное излучение с непрерывной перестройкой вплоть до 230 нм (табл. 5.4) может создаваться за счет удвоения частоты излучения лазеров на красителях, однако такие системы являются достаточно сложными и имеют весьма ограниченную выходную энергию. [c.254]

Установка, предназначенная для неразрушающего контроля МОП-схем с помощью лазерного зондирования, позволяет производить проверку правильного функционирования отдельных элементов БИС по изменению выходных параметров схемы в результате воздействия лазерного излучения на эти элементы, а также осуществлять визуализацию измерений на телевизионном экране и сравнивать телевизионные изображения с эталоном. Установка включает оптическое устройство, схематически изображенное на рис. 133, сканирующее устройство, предметный стол с устройством совмещения, телевизионное устройство и контрольноизмерительный блок. Операции, выполняемые на установке, сводятся к закреплению и совмещению ИС на предметном столе, обеспечению контактов к выводам сканированию сфокусированного лазерного луча или изображения маски по просматриваемой поверхности и передаче изображения ИС на телевизионный экран [103]. [c.227]

А. л. с. наз. стационарной или нестационарной в зависимости от того, исследуется установившийся (стационарный) или неустановившийся (переходный, нестационарный) оптич. отклик среды. 13 последнем случае для возбуждения и зондирования среды используются короткие лазерные импульсы, длительность к-рых меньше характерных времён установления и релаксации исследуемых возбуждённых состояний среды. [c.38]

С помощью методов Н. с. смешения может быть достигнуто очень высокое временное разрешение. Для этого излучение накачки направляют в среду в виде коротких импульсов, синхронизованных с изучаемыми процессами с точностью, не меньшей, чем длительность используемых оптич. импульсов, и вводится переменная, строго контролируемая временная задержка между началом изучаемого процесса и моментом зондирования. В таком случае временное разрешение схемы регистрации определяется длительностью лазерных импульсов, к-рые могут выбираться в пико- и даже в фемтосекундном диапазоне (см. Фемтосекундная [c.308]

Для изучения распределения концентрации водорода по поверхности трения и по глубине используются методы зондирования поверхности металла с помощью электронного и лазерного лучей, ионной бомбардировки и др. [c.23]

В заключение отметим, что генерация лазерных импульсов с длительностью 10—100 фс открыла возможности для возбуждения и зондирования нестационарного молекулярного отклика в конденсированных средах с широкими рамановскими линиями. Различные схемы нестационарной спектроскопии комбинационного рассеяния — предмет следующего параграфа. [c.145]

Лазерное зондирование атмосферы обеспечивает высокое пространственно-временное разрешение, недоступное для других методов, позволяет определять ряд важнейших параметров, которые не измеряются традиционными методами. Последнее замечание относится к определению компонент индустриального происхождения. [c.127]

Используемый для зондирования атмосферы лазерный локатор или лидар включает в себя передающее и приемное устройства. Передающее устройство обычно состоит из лазера, телескопа 1и поворотного стола приемное устройство — из телескопа, поворотного стола, приемника излучения с системой фильтров, усилителя слабых сигналов, затворов, регистратора излучения, анализатора [103, 104]. Принцип действия лидеров основан на излучении, рас- [c.127]

Наряду с анализом пространственного распределения полей и интенсивностей лазерного локационного сигнала для извлечения информации об объекте представляет интерес и временной анализ амплитуды или интенсивности рассеянного излучения. Наиболее простые представления об использовании временного анализа сигнала относятся к случаю локации цели импульсным излучением с длительностью импульса, сравнимой или меньшей протяженности цели в направлении зондирования. При этом интенсивность / t) принимаемого сигнала в каждый момент времени определяется рассеянием от слоя объекта, протяженность которого равна половине протяженности импульса. В результате зависимость J (/) можно связать с формой объекта и его отражательными характе- [c.146]

Особенности лазерного излучения привлекли внимание не только физиков, химиков, металлургов, оптиков. Оказалось, что и одна из древнейших сфер деятельности человека — сельскохозяйственная, нуждается во внедрении лазерных технологий. Пищевая промышленность, а также промышленность микробиологических препаратов стали использовать лазерное излучение. Уже сейчас применяется лазерная стимуляция посевного материала, лазерное дистанционное зондирование полей, космическое землеведение, лазерное прогнозирование состояния атмосферы, лазерное исследование качества зерна, лазерный контроль качества яиц и обработка мясных продуктов лазерным излучением. Ну и, конечно, лазерное излучение используется в машиностроении пищевой промышленности, например для обработки режущих инструментов, закалки подшипников и шестерен, контроля поверхностей и т. п. [c.100]

Обобщены первые результаты натурных экспериментов по распространению пучков высокоинтенсивного лазерного излучения на приземных трассах. Проиллюстрированы принципиальные возможности использования нелинейных и когерентных взаимодействий в качестве физической основы новых методов лазерного и оптико-акустического зондирования атмосферы. [c.4]

ГЛАВА 6. ЛАЗЕРНОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ АТМОСФЕРЫ МЕТОДАМИ НЕЛИНЕЙНОЙ И КОГЕРЕНТНОЙ ОПТИКИ [c.188]

В последнее десятилетие широкое распространение получили лазерные системы контроля состояния окружающей среды. Традиционный арсенал методов лазерного зондирования базируется главным образом на процессах линейного взаимодействия излучения с газовой и аэрозольной компонентами атмосферы [27, 28, 33, 38, 39]. Вместе с тем существует целый ряд чрезвычайно интересных задач, решение которых линейными методами зондирования неэффективно как из-за возникающих технических трудностей ввиду малых сечений взаимодействий, так и из-за принципиальных физических ограничений, когда указанные эффекты не содержат информации об искомых параметрах среды. К такого ряда задачам относятся, например, дистанционный элементный анализ конденсированного вещества аэрозолей и подстилающей поверхности, определение содержания инертных газов, обнаружение сверхнизких концентраций газовых примесей и паров веществ с коэффициентами селективного поглощения <10" см и ряд других задач, связанных, в частности, с диагностикой индустриальных загрязнений, а также оконтуриванием месторождений полезных ископаемых по их газовым проявлениям. [c.188]

К обсуждаемой группе задач тесно примыкает вопрос об оценке границ применимости по мощности уравнений оптической локации для традиционных схем линейного зондирования при использовании в последних (с целью увеличения отношения сигнал/ шум) лазерных источников с повышенной энергетикой. [c.189]

Рассмотрим предварительно вопрос о нелинейных поправках в уравнении лазерной локации для традиционных схем аэрозольного зондирования. [c.189]

Рвенроетранение еветовых воля в случайно неоднородных средах. Это направление С. о. обычно выделяют в самостоят. раздел. Пространственная и временная когерентность лазерных пучков при распространении в случайно неоднородных и турбулентных средах ухудшается. Прошедшие через такие среды лазерные пучки содержат информацию о свойствах самой неоднородной среды. В связи с этим лазерное излучение широко применяется для зондирования турбулентных и рассеивающих сред. Разработаны спец, методы описания распространения лазерных пучков в таких средах. Изучение влияния турбулентной атмосферы на распространение световых пучков весьма важно также для оптической связи и оптической локации. [c.665]

Эксперим, схемы, использующие генерацию суммарной частоты, применяются и для получения ИК-спектров поглощения в разл. моменты времени. В этом случае образец возбуждается СКИ, а непрерывное ИК-излучение используется для зондирования. При возбуждении образца изменяются колебат. состояния составляющих его частиц и зондирующее непрерывное ИК-излучение модулируется этими изменениями, Промодулированное ИК-излучение направляется на нелинейный кристалл, где смешивается с лазерным импульсом. Измерение сигнала производится на суммарной частоте, т. е. в видимой части спектра, а измерение времени задержки позволяет регистрировать эволюцию ИК-поглощения. [c.281]

В методике спектроскопии комбинационного рассеяния (КР) с временным разрешением применяется двухимпульс-ная схема, в к-рой первый —возбуждающий—импульс создаёт изменения в изучаемом объекте, а второй — зондирующий— используется для измерения спектров КР. Спектроскопия КР—один из наиболее информативных методов оптич. спектроскопии, поэтому применяется для изучения сложных многоатомных молекул, динамики изменения их структуры и хода фотохим. реакций. Т. к. сечение КР даже в резонансно.м случае мало, в спектроскопии КР с временным разрешением особенно эффективно использование дпя зондирования методов нелинейной лазерной спектроскопии, в первую очередь методик когерентного антистоксова и стоксова рассеяния света [2]. [c.281]

В основе применений X. л. лежат, с одной стороны, их высокие кпд и мощность генерации, а с другой стороны— возможность получения генерации на большом числе переходов в широкой области ИК-спектра. Наряду с др, типами мощных лазеров X. л. используются в технологии обработки материалов, в установках по исследованию лазерного управляемого термоядерного синтеза, в системах лазерного зондирования атмосферы, в лазерной спектроскопии, лазерной химии и лазерном разделении изотопов, а также при исследовании процессов молекулярных соударений с изменением колебат. и вращат, состояний молекул. [c.412]

Разработана методика исследования движения границы раздела фаз при пленочном кипении жидкости,заключающаяся в зондировании пристенного слоя пучком непрерывного лазерного излучения.Получены данные по толщинам пленки при пленочном кипении фреона -113 на горизон -тальных трубах диаметром 2 и 3 мм без покрытия и с малотеплопро -водными покрытиями,Изучение статистических характеристик колебачии [c.362]

Лазерная доплеровская анемометрия. Метод измерения скорости основан на эффекте Доплера и состоит в зондировании потока пересекающимися лазерными лучами, регистрации рассеянного на движущихся в потоке метках лазерного излучения и измерении разности частот рассеянных волн. В схеме, изображенной на рис. 6.14, использованы два луча, которые сфокусированы в исследуемую область потока, где при этом образуется интерференционная картина, проецируемая на поверхность детектора. Доплеровская частота сигнала обусловленного пересечением метками интерференци- [c.386]

Нестационарная когерентная спектроскопия методы и результаты. В нестационарной когерентной спектроскопии осуществляется ударное возбуждение среды короткими лазерными импульсами и зондирование ее состояния с помощью пробного импульса, посылаемого с некоторой задержкой 4- Измеряется энергия антистоксова рассеяния W a пробного импульса как функция задержки Эта зависимость несет информацию о механизмах и скоростях процессов дефазировки колебаний в среде. [c.152]

Возможности применения метода нестационарной КАРС-спектро-скопии для исследования дефазировки в газах, жидкостях и твердых телах определяются соотношением между временем релаксации Тр и длительностью лазерных импульсов Tj,, используемых для возбуждения и зондирования, В идеальной схеме нестационарной спектроскопии должно выполняться условие [c.152]

Импульсные лазеры на гранате нашли широкое применение в лазерной технологии и медицине, в системах связи, подводного видения, зондирования атмосферы, подсвета цели, в дальнометрии и в лазерной спектрометрии. Это далеко не полный перечень о блас-. тей применения, и он постоянно расширяется. Следует отметить, что в перечисленных областях применения используется излучение как на дискретных длинах волн Х=1064 53 2 266 нм, та к и с плавной перестройкой длины волны в диапазоне 532—800 нм. В последнем случае применяют перестраиваемые лазеры на растворах органических соединений и параметрические лазеры, для накачки которых используют им пульсные лазеры т гранате с длиной волны измерения - i = 532 нм. [c.107]

Лазерное зондирование атмосферы. Проблемы прогнозов погоды и охраны окружающей среды являются, несомненно, важнейшими проблемами века. В последнее время во многих индустриально развитых странах мира значительно расширились исследования по бесконтактным методам определения параметров атмосферы, обеспечивающим возможность получения необходимых данных с весьма высокой оперативностью и в значительных пространственных масштабах. Наряду с радиолокационным, теплйфизиче-ским и акустическим методами дистанционного зондирования различных параметров атмосферы большое внимание уделяется лазерному методу. [c.127]

Приступая к работе над этой книгой, мы ставили перед собой задачу обобщить и систематизировать уже известные теоретические и экспериментальные результаты и сформулировать перспективные направления дальнейших исследований в области лазерной локации. Из всего многообразия проблем, связанных со спецификой лазерной локации, в книгу вошли лишь те, которые, на наш взгляд, наиболее интересны и характерны. В результате некоторые вопросы остались нерассмотренными. Так, например, в книге совсем не затронуто лазерное зондирование атмосферы — самостоятельное научное направление, не относящееся, строго говоря, к области локации. Проблема лазерного дальнометрирования обсуждается очень кратко лишь с точки зрения аппаратурной реализации при рассмотрении конкретных лазерных локационных систем. [c.3]

Советская промышленность уже в 1975 году освоила серийный выпуск лазеров различных типов, серий ГОС и ГОР, серии ЛГ и др. Они демонстрировались на iMho-гих международных выставках, и вызывали всеобщий интерес [4, 5, 6]. Ускоренными темпами развивалась лазерная техника и в США, Франции, Англии, Италии, ФРГ. В новое научное направление вовлекалось все больше ученых и исследователей. Они принесли новые идеи, часть из которых оказалась давно забытыми старыми. Так, например, использование схемы эксперимента А. Майкельсона, который он приводил еще в npomJioM веке, привело к созданию лазерного гироскопа, а точнее, датчика угловой скорости вращения (ДУС), который отличается от роторного более высокой точностью, широким диапазоном измеряемых скоростей, практически мгновенным включением в работу (не нужно время на раскрутку ротора), малой чувствительностью к перегрузкам [7, 8]. Эти приборы стали использовать в системах навигации и стабилизации. Для решения ряда научных проблем были построены различные локаторы и дально-. меры с лазером в качестве источника излучения. Например, при проведении локации Луны локатор был размещен в Крымской обсерватории и им осуществлялось зондирование поверхности Луны. С тем, чтобы получить отраженный сигнал значительной мощности, на Луну был доставлен зеркальный отражатель, изготовленный французскими учеными и техниками [9, 10]. О высокой точности лазерной локации говорит такой эксперимент.. Он был выполнен сотрудниками обсерватории Мишель де Прованс по американскому спутнику Эксплорер-22 . Этот спутник был также оснащен зеркальной панелью, состоящей из 360 оптических элементов. В локаторе в качестве источника излучения использовался рубиновый лазер. После обработки результатов локации выяснилось, что в момент измерений наклонная дальность от локатора до спутника составляла 1571 км 992 м. Причем это Расстояние было измерено с ошибкой всего 8 м. Такой эксперимент дает ученым возможность составить более правильное представление о форме Земли и о распределении поля тяготения. И если раньше считалось, что поле тяготения имеет сферическую форму, затем стали говорить об эллиптической форме, то теперь о поле тяго- [c.6]

Одним из основных центров применения лазеров для контроля состояния атмосферы является Институт оптики атмосферы АН СССР в Томске. Там налажены такие эксперименты, как, например, по измерению стандартных метеорологических параметров атмосферы температуры, плотности, влажности, скорости ветра. Лазерное зондирование облаков позволяет измерить их нижнюю границу, исследовать зарождение и развитие облака, изучить его пространственную структуру. Это, в свою очередь, позволяет прогнозировать выпадение осадков, что играет немаловажнукз роль для развития сельскохозяйственных культур. [c.103]

Кроме того, ЛПМ используется в качестве усилителя яркости изображения микрообъектов, для создания телевизионных проекционных систем на больших экранах, для травления и осаждения пленок, в ли-дарных установках для зондирования атмосферы и морских глубин, в навигационных системах для проводки морских и посадки воздушных судов, в высокоскоростной фотографии, для обработки в водной среде, для визуализации газовых потоков, лазерного ускорения микрочастиц, в голографии, криминалистике и шоу-индустрии и т.д. [8-26], в таких разделах медицины, как дерматология и косметология, ангиопластика, онкология и др. [27-36]. [c.6]

В настоящее время бурное развитие переживает новое направление атмосферно-оптических исследований — нелинейная оптика атмосферы. Его актуальность обусловлена расширяющимся использованием лазерных источников с повышенной энергетикой в устройствах оптической связи, навигации, дальнометрирования и лазерного мониторинга окружающей среды, что приводит к качественному возрастанию потенциала указанных систем. Все это стимулирует потребность разработчиков в прогнозировании влияния нелинейных оптических эффектов в реальной атмосфере на точностные и энергетические характеристики проектируемых оптикоэлектронных систем и устройств. С другой стороны, открылись заманчивые перспективы использования специфического и весьма обширного класса нелинейных и когерентных взаимодействий в качестве физической основы методов лазерного зондирования тех из параметров атмосферы, которые не могут быть эффективно изме репы традиционными методами линейной оптики и другими известными методами. [c.5]

Глава 6 посвящена прикладным вопросам использования нелинейных и когерентных оптических эффектов в качестве физической основы новых методов лазерного зондирования и повышения эффективности лазерно-навигационных систем. Приведены результаты исследований границ применимости уравнений локации, а также закономерностей нелинейных искажений эхо-сигналов в традиционных схемах зондирования с лазерными источниками повышенной MOuj,HO TH. Изложены результаты разработки нового типа лидаров для дистанционного экспресс-анализа атмосферы методами когерентной и нелинейной оптики. [c.6]

Инициирование с похмощью мощных лазеров плазменных образований в воздушной среде представляет большой интерес для решения задач дистанционного атомного анализа вещества аэрозолей и инертных газов, оптико-акустического зондирования атмосферы с целью определения некоторых метеопараметров [24] и использования ионизованных каналов, например, в качестве управляемых антенн, переотражателей электромагнитного излучения, направляющих стриммеров разрядов грозового электричества и сильноточных коммутаторов [43]. Кроме этого, оптический пробой вызывает нелинейное энергетическое ослабление, которое накладывает принципиальные ограничения на пиковые плотности мощности лазерного излучения, которые выдерживает атмосфера как среда распространения [23]. [c.151]

Как следует из материала предшествующих глав, современный уровень развития лазерной технологии позволяет реализовывать в атмосфере обширный класс нелинейных и когерентных взаимодействий, которые несут сведения о физико-химических параметрах среды. Следует отметить также перспективность комплексиро-вания методов линейного и нелинейного зондирования с целью получения многопараметрической информации без задания априорных моделей среды при решении обратных задач оптики ат- [c.188]

Известные методы лазерного зондирования на основе нелинейных и когерентных эффектов можно объединить в три группы [31]. К первой отнесем лидарные методы, использующие оптическое и радиоизлучения при дистанционном лазерном нагреве и ионизации аэрозольной атмосферы ко второй — методы детектирования сверхслабых спектральных искажений эхосигналов на основе нелинейного усиления влияния атмосферы, включенной в резонатор лазера к третьей — методы нелинейной и когерентной спектроскопии комбинационного рассеяния света на колебательновращательных переходах молекул газовой среды и резонансных колебаниях формы частиц аэрозолей, а также их ориентации полем. [c.189]

Рнс. 6.1. В 1сотный ход параметра нелинейности R уравнении лазерного зондирования влажной (У, 2) и сухой (1 2 ) однородной дымки (л=10,6 мкм, = с) при разных /. [c.191]

Среди широкого спектра нелинейных оптических явлений наибольший интерес в приложении к проблеме зондирования вызвал низкопороговый лазерный пробой на твердых включениях дисперсной среды. Указанный эффект является технически реализуемым в реальной атмосфере на расстояниях в сотни метров от излучателей, в качестве которых могут применяться импульсные лазеры, например, на СО2, HF, DF, стекле с неодимом и эксиме-рах, снабженные системой фокусировки пучка. Дистанционный лазерный пробой сопровождается генерацией оптических спектров испускания, электрического и магнитного импульсов, а также широкополосного акустического излучения. Это может служить физической основой бесконтактных методов определения атомного состава и ряда метеорологических параметров пограничного слоя атмосферы по схеме источник — приемник, т. е. без решения математической обратной задачи. [c.194]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...