Лазерный гетеродинный локатор атмосферы

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 15159 119) 1 8 17 0 51) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ИСЕСОИЪ ОБРЕТЕНИф ПИСАНИЕ К АВТОР У СВИДЕТЕЛЬСТ Бюл . М2 птики атмосферы Ю.Н.Пономарев 5 (088.8)свидетельство СССР Г О 1 5 3/46, 1986.(54) ЛАЗЕРН 1 Ф ГЕТЕРОДИННЫЙ ПОКАТ 1 ОСФЕРЫ ОР 5/ метеольэуется ии параме Пель иэ ствительнзобрстение исп ин при измерен ейся атмосферь о 1; оло движу ретти пнядал ьн увеличение чувсти зондироваотношения сигдзерныи гетер ия путем увели ал/шум. Для эт Линный локатор чеки ьо в Изобретение относится к устройстам повышения чувствительности оптиеродинировани я в метеороло ческаго гепользоватьративного и может ии для опе тров турбу онтроля пара тмосферы, дл лентности а ного измен. ан оная скоров и ти.бретения теи рассеив объекто ель увеличение чу сти эондирова тношения сигтви ости и даль увеличения ния путе эл/шум. Если аэерногостаточно чка парами нтенсивног удалить фо ны, это прФлуктуаций одвт к пониже ров ОТОИОВ В учк(71) ИнститутСО АН СССР(53) 621,396.91 56) Авторское11 ф 1433212, кл. атмосферы введена кювета 4; расположенная между светоделителем 2 излученич лазера 1 и полупрозрачной пластиной 8, после которой излучение фокусируется линзой 8 на фотоприемник 9,на который также поступает рассеянное атмосферой лазерное излучение,где после усиления в усилителе 11 сигнал поступает на анализатор 12 спектра, Кювета заполнена веществом, в котором происходит двухфотонное поглощение излучения лазера 1 на электронных переходах Я. Р типа. При ослаблении интенсивного лазерного излучения,проходящего через кювету со средой сдвухфотонным поглощением на 8 - Р-переходах, уровень шума в выходящем иэкюветы излучения ние дробового практически во всем интервале частот. метном ослаблении падающего на нелинейную среду излучения к субпуассонвской статистике фотонов в нем. В кчестве нелинейной среды рассмотриматомарный гаэ, резонансно-поглощаю"щий прохождение через него излученив двухфотонном процессе с основногосостояния в возбужденное, которое за1тем быстро релаксирует в основное сотояние путем спонтанных каскадных переходов через промежуточные уровни,рассеивая излучение в другие полевыемоды, отличающиеся по спектру и направлению в пространстве. Посколькув рассматриваемом процессе фотоны впаре поглощаются одновременно, раз1 с 1 разпо ниже пуассоцоцгких.Лсттсттццтельцлтм источником флуктуд ций моет служить хаотическая взаимная ориентация спицог гтоляризовдцного лазерного злуеня. 11 д 1 пцмер, при ис пс ль:отзгии Б .-Б-перехоц в атомах тг:тот;ются толькспдрлфотсцов с ацтипдрдллельцыми слттдлггт,ре эультдт в.е фоковские состояния с параллельной ориентацией сцнноп остаются ц иоле. Более перспс нтцм являются Б 1)-переходы в атомах, тдк как паже при наличии хаотической 25 ориентации спинон фотонов в лазерном излучении в преобразованном поле остаются только фоковские состояния 1 п=О ., п=1 ) и /п=2 ) с дцтипдрдллельцой ориентацией спицов. 30При ослаблении интенсивного лазерного излучения, проходящего через кюгету с гвухостонопогттотцакей на Б-+Р-переходах средой, уровень шума в выходящем излучении булет ниже Про бового практически ио всем интервале частот. 1 ри этом наиболее целгзсообра цо испопь зоват. ккяету, здполценнун лдраля 1 и осеететидцугпиццу прохода лазерного излучения н цей 4074 7при потоке Г10 фот/см с це ме - нее 10 м, и лазерцлш излучатель - с длиной вслны 5787,3 Л.Величина компенсации Пробои го фона определяется плей энергии псгло щенной в кювете.На чертеже изображена функсонать - нди схема лазерного гетеропиццого локатора.Лдзерт гетеропиццый пс кдтср атмосферы сопержит ицтецсцвнлпт лазер 1, светопелитель 2, например полупрозрачную стеклянную пластину, расположенную лереп выходным кнсм л зера 1 поп углом 45 к оц гтческойг и того лазера. Светолелцтель 2 образует Пва оптических кдцдлд. В опнм из цих расположена фокусируюидя .итсмд 3 с длинным фотсусо,;. в ;р; гм - гс 50 Пеленц,е трстр,зтт тлтл ит 1;том Ъ 1 гП" г - ц.тица тцлци с втс), то ц результате цоглсицения излучения постаточцо и отяженной :р пой в исходной5 моде поля ог-тднутея только епццичные фотгэцы, рд пепецные про трдцствеццым интервалом существенно больше Ът.е, в преобразовдцнсм излучении остается только смесь ф конских состоя ний /т=1 ) и и=) ) . Уровень флуктуаций псла фототов в тдком ттсле гохгч ди кюц.1 д 4, дполцц;та двухфотонцлтм лготитеттем тазерного и туч ция, н имеющди вхопное 5 и вьг хопцое б окцд, 1 гювета 4 своим вхопным окном 5 чер светспелитель 2 оптически сцяздд с лазером 1. 11 ереп вихст,тм окном 6 мнт охопвой кюветы 4 расположена пругая попупрозрачнаа стеклянная пластина, ксторая своейс трждце стороной оптически связана с глхои,тм скном 6 многоходовой кюветы 4 и расположена к оптической огц многоходовой кюветы 4 поп такимуглом, при котором канал отражения сов,дет цо направлению с каналом прикола рассеянного исследуемой срепой лдзерцс:го излучния, Пр этом в кдцдле отрджсцил, образуемом полупрозрдчнсй пластиной 7, послеповатсль.о рдспсложены фокусирукцтая линза Й и фтолриемцик 9 при тем последн оптически связан через фокусируссцую линзу 8 с полупрозрачной стеклянной пластиной 7. С пругстороны п лупрозрачной пластины 7 в канале рассеянного срецой лазерного излучении расположен объектив 10, обеспечивдтэй коллимирование рассеянного сретт ласрцого излуч ции. В указанцм л,зс рцом гегеролинцом локаторе ус: гдцовлен также усилитель 11 электриче ких сигналов и анализатор 12спектрд, с которым через усилитель электритеских сигналов связан объектив 10.11 реплдгдемый лазерньпс тс"опинь локдтор атмосферы рабтде 1 гле,уюцим образом,Лазерное излучение из тдзера 1 попадает на светопелитель 2 и частичнопроходит через него, а частично отражается. 11 рошепшее через светопелитель 2 излучение попадает на фокусирующую систему 3 и фокусируется в заданном объеме исслепуемой рассеивающей среды.Отраженное от светопелители 2 лазерц е излучение попадает в многоходовую кювету 4, эалолцецую атомнымили молекулярным газ.м, резонанснотцглощдюшим в Пвухфотонцом процессецд электроццлтх .ерехопдх Б -1)-типа(н качестве поглоцдющего вещества вкювете 4 мгуг испольэоватьи и конпецсированцые среди, т,е. жидкостьСоста Техре тель С.Лям,Дидык Корректор Э.Лоичаков Редактор Н.федоров Заказ 2818/ДСП ВНИИПИ Государ Тираж венного комитета по и 113035, Москва, Ж,дписноеи открытиям при ГКНТ СССб., д. 4/5 бретениям аушская н Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 1 О 5 1159 или кристаллы) . Вьин лшее иэ многоходовой кюветы 4 излучение имеет гораздо более низкий уровень флуктуаций фотонов, чем излучение, вышедшее непосредственно из лазера 1. Это иэлуче 5 ние попадает на полупрозрачную пластину 1, отражается от нее, проходит через фокусирующую линзу 8 и фиксируется на фотоприемнике 9. Одновременно рассеянное исследуемой средой лазерное излучение собирается объективом 10 и через полупрозрачную пластину и фокусирующую линзу 8 направляется также на фотоприемник 9. В реэульта те оба излучения смешиваются с согласованным волновыми фронтами и на фотоприемнике возникают биения фото- тока на разностях частот лазерного излучения, вышедшего иэ многоходовой 20 кюветы 4 и рассеянного исследуемой средой лазерного иэлуения. Биения фототока с фотодетектора усиливаются усилителем 11, и частота этого биения определяется с помощью спектроанали затора 12. 11 6Формула и эобретенилЛаэерн;,щ гетеролинньй локатор ат- мосфсрь содержащий послгдопэтсн н расположенные и оптически сопряженные источник лазерного излучения, светоделитель и фокусирующую систему, последовательно расположенные опти" чески сопряженные приемный объектив, полупрозрачную пластину, фокусируюшую линзу и фотоприемник, а также последовательно соединенные усилитель и анализатор, при этом выход фотоприемника соединен с входом усилителя,-о т л и ч а ю щ и Я с я тем, что, с целью увеличения чувствительности и дальности зондирования путем увеличения отношения сигнал/шум, установлена многоходовая оптическая кювета, входным окном оптически со" пряженная со светоделителем, выходным окном оптически сопряженная с полупрозрачной пластиной, заполненная поглощающим веществом с двухфотониым поглощением лазерного излучения на электронных переходах Я О-типа.