Введение к работе
Актуальность диссертации связана с тем, что разработка лидарных систем в новом спектральном диапазоне 9...13,5 мкм позволяет диагностировать новые классы веществ (такие вредные для экологии вещества как фреоны, диоксины и т.п.), спектры поглощения которых находятся именно в области 11... 13,5 мкм, недоступной для существующих С02 лидаров.
Научная новизна работы состоит в том, что в них впервые:
На основе NH3 лазера с оптической накачкой излучением С02 лазера создан макет двухчастотного лидара в спектральном диапазоне 9... 13,5 мкм, причем у такого прибора нет необходимости в сложном и дорогостоящем спектроанализаторе высокого разрешения для получения спектров поглощения исследуемой примеси.
Разработана оптическая схема двухчастотного ЫНз-СОгЛидара с автоматическим совмещением опорного и измерительного пучков во всем спектральном диапазоне генерации NH3 лазера, в результате чего отпадает необходимость в сложной оптической схеме совмещения пучков.
Предложена и исследована упрощенная оптическая схема наведения мобильного варианта лидара на объект, у которой подвижен только один элемент - плоское зеркало.
Теоретически рассмотрено влияние рассогласования диаграмм направленности опорного и рабочего лазерных пучков двухчастотного лидара на точность измерения примесей в атмосфере.
Все результаты получены при использовании современных методов
проведения экспериментов и теоретических расчетов: спектрального анализа,
импульсной осциллографии, фотографии, математического анализа,
компьютерных методик и др.
Практическая значимость результатов работы состоит в демонстрации возможности создания, а также в разработке и исследовании основных узлов двухчастотного лидара на основе импульсного NH3 лазера с накачкой излучением СОг лазера, работающего в спенральном диапазоне 11... 13,5 мкм, с помощью которого можно определять источники выбросов в атмосферу таких вредных веществ, как фреоны, диоксины и др.
Положения, выносимые на защиту:
-
На основе импульсного перестраиваемого ЫНз лазера с накачкой излучением СОг лазера может быть создан двухчастотный лидар с далеко разнесенными частотами, работающий в спектральном диапазоне 9...13,5 мкм, причем в качестве опорного излучения лидара используется часть излучения накачки NH3 лазера.
-
Для такого типа лидара нет необходимости использовать сложные и дорогостоящие спектроанализаторы высокого разрешения, поскольку в каждом импульсе присутствуют только две далеко разнесенные друг от друга компоненты - неизменная по частоте часть излучения накачки и изменяемая от импульса к импульсу, наперед заданная компонента излучения NH3 лазера.
-
Специальная оптическая схема аммиачного лазера позволяет получить двухчастотный лазерный пучок с пространственно совмещенными компонентами во всем спектральном диапазоне генерации ЫНз лазера, в результате чего отпадает необходимость в сложной схеме сведения пучков.
-
Упрощенная схема наведения излучения лидара на цель, содержащая лишь одно подвижное плоское зеркало, позволяет снизить требования к точности изготовления подвижной системы крепления и юстировке зеркала наведения, что особенно важно при создании мобильного варианта лидара. Кроме того, данная схема позволяет объединить несколько излучателей, работающих в разных спектральных интервалах, что значительно расширит список диагностируемых веществ.
Апробация работы. Основные результаты работы представлялись на следующие конференции: I Всероссийское совещание по экологии (Звездный городок, сентябрь 1999 г.), X Международная конференция «Оптика лазеров» (Санкт-Петербург, июнь 2000 г.), Kill Международная конференция Gas Flow & Chemical Lasers and High Power Lasers (GCL/HPL, Флоренция, Италия, сентябрь 2000 г.).
Объем диссертации . Диссертация написана на 121 страницах, содержит аннотацию, введение, три главы основного текста, два приложения, заключение, список литературы из 81 наименования, 22 рисунка и 3 таблицы.
