Способ внутрирезонаторной лазерной спектроскопии

(51) 56 01 Н 21 ТЕНИЛтельство СССР3/42, 1978ириденков Э,А.,наружение слабыхомощью 01(Г наЖЭТФ, 1972,2065. СПОСОБ ВНУТРИРПЕКТРОСКОПИИ ЗОНАТОРНОЙ ЛАЗ(57) Изобретени квантовой элект пии, а именно к тносится к области пектроско онаторной ель изобк нутри копии лазернои спектр ретения заключа увствительности слаблению. Иссл ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ ПИСАНИЕ ИЗОБ Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(7 1) Институт оптики атмосферы СОАН СССР(56) Авторское свид У 788923, кл. С 01Беликова Т.П., С Сучков А,ф. и др, О линий поглощения с стекле с неодимом. т. 62, Р 6, с. 2060 (54)НОЙ С ся в увеличении к неселективному дуемое вещество помещают внутрь многомодового лазера ирегистрируют спектр излучения в присутствии и отсутствии исследуемоговещества. Из генерируемого лазеромизлучения внутри резонатора вьделяютчасть, спектр которой имеет вид одной ши нескольких полос, спектральная ширина которых в де"ять и болеераз меньше всей спектральной шириныизлучения лазера, однородной шириныусиления активной среды этого же лазера, спектрального интервала междуполосами, Вьделенную пасть излучеееишнаправляют по собственному каналу,оставляя ее внутрь резонатора лазера. При этом соблюдается условие,чтобы в отсутствии исследуемого вещества спектр излучения лазера былбесструктурным. Вьделенную частьизлучения пропускают через исследуе"мое вещество и по величине проваловв спектре генерации лазера на частотах пропущенного через исследуемоевещество излучения судят о величиненеселективного ослабления. 3 ил.мошность спонтанного шума, накачки и генерации;величина потерь в резонаторе лазера, не связанных с исслеОбе части излучения (прошедшая и отраженная) остаются в резонаторе, для чего на пути каждой из них устанавливают зеркало перпендикулярно направлению распространения излучения. Фильтр 8 ослабляет отраженное излучение точно так же, как пустая кювета прошедшее.При отсутствии ослабления (Фиг.2) в исследуемом веществе выделенного 50 Т одуемым веществом;ширина однородногоконтура усиления активной среды;ширина пика в спектре излучения, про 1 1307995 2Изобретение отиосится к спектраль- излучения (згиора 9) и излучения, геному анализу веществ и может быть нерируемое внутри резонатора (эпюрл использовано при измерении спектров 10), совмещаясь, лают излучение с поглощения веществ в твердой, жид- гладким спектральным распределением кой и газовой фазах для определения 5 (эпюра 11), При наличии ослабления содержания загрязняющих веществ в (фиг, 3) происходит небольшое умень- исследуемых образцах, а также дня шение интенсивности выделенцого изопределения малого ослабления сре- лучения.дой. Взаимодействие выделенного излуЦелью изобретения является Увели О чения с излучением, генерируемым внут чение чувствительности внутрирезона- ри резонатора в активной среде лазе- торной лазерной спектроскопии к не" ра, приводит к усилению изменения селективному ослаблению. спектральной картины и в спектре ре-На фиг. 1 изображена блок-схема зультирующего излучения появляются установки, функционирующей по пред резкие провалы, величина которых оплагаемому способу, на фиг. 2 и 3 - ределяется величиной неселективного диаграммы сигналов, поясняющие осу - ослабления исследуемого вещества. . ществление способа, Так как спектры отражения и проустановка содержит спектральный пускания дополняют друг друга, то в прибор 1, анализирующий спектр из отсутствии исследуемого вещества в лучения лазера, выходное зеркало 2, кювете 5, в спектре генерации лаэерезонатора лазера, активную среду 3 ра не будет никакой структуры. Когда лазера, делительное зеркало 4, кю- в кювету 5 помещают БН, то вслед" вета 5 с исследуемым веществом, глу- ствие ослабления излучения в нем в хие зеркала 6 и 7 и уравнивающий. спектре генерации лазера имеет месФильтр 8. то провал на частоте излучения, проИсследуемое вещество, например . пущенного через вещество. Спектр И Н, в жидкой фазе, имеющее погло- регистрируют спектральным прибором 1щение в полосе200 см-, пообещают и по величине провала судят о коэфв кювету 5, установленную в резона- фициенте ослабления исследуемого веторе многоходового лазера на неодимо- щества.вом стекле с полной шириной полосы Для лазера на неодимовом стеклеусиления500 см-" и однородной ши- типичные значения параметров 1 о/Р То"риной35 см-", Широкополосное из- -10 ф, р/Р10 ю, что для Г/ ) = 12лучение лазера внутри резонатора де приводит к значению А из , равнолится на два канала делительным зер- му 1+2 10, т.е. в рассмотренномкалом, в качестве которого можно ис- примере чувствительность предлагаемопольэовать зеркало со специальным об- го способа не хуже, чем чувствительразом, рассчитанным диэлектрическим ность традиционного широкополоснопокрытием, обеспечивающим пропускание 40 го способа.в узком ( -3 см ") спектральном диа- Отношение пороговой чувствительпазоне и отражение всего остального ности предлагаемого способа к иэвестиэлучения. Ширина выделенного участка ному определяется величинойспектра в 12 раз меньше однороднойширины контура усиления и в 30-100А : 1+ в -( - )фехр(- в -),раз меньше полной ширины спектра ге- н Тонерации, составляющей для разных уровней накачки 90-300 см " . где р,Р и 1 опускаемого через исследуемое вещество.Для широкого класса лазеров (лазеры на рубине, неодимовом стекле, цетрах окраских красителях) 1/1 Т," 10 ф -10у /РО э - 10для раз - ных уровней накачки. При Г/= О, А ф 1 + 5 1 О-1 + 5 10 з, т.е. пороговые чувствительности практически совпадают, 10Вид выражениятаков, что при увеличении Г/у пороговая чувствительность практически не меняется и остается на уровне чувствительности широкополосной ВРЛС. Уменьшение Г/при водит к увеличению пороговой чувствительности, т.е, к ухудшению работоспособности предлагаемого способа. Так при Г/ у = 5 ехр(-2 УГ/-):2 3 1 О-ф и А = 2 3 10 -1 + 2 1 О , т.е. при не которых значениях параметров р, Р и 1 р чувствительность уже более чем в 10 раэ отличается от. чувствительности широкополосной ВРЛС. Уменьшение Г/у ведет к еще большему ухудшению чувствительности.Проведенные оценки показывают, что отношение Г/ должно быть более десяти.формула из обретенияСпособ внутриреэонаторной лазерной спектроскопии путем возбуждения генерации многомодового лазера, ловмещения внутрь резонатора этого лазера исследуемого вещества н сравнения спектров излучения лазера в отсутствии исследуемого вещества в резонаторе лазера и в присутстнни исследуемого вещества там же, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения чувствительности к неселективному ослаблению, иэ генерируемого лазером излучений внутри резонатора выделяют часть, спектр которой имеет вид одной или нескольких полос, спектральная ширина которых в десять и более раз меньше всей спектральной ширины излучения лазера, однородной ширины усиления активной среды этого же лазера, спектрального интервала между полосами, вЫцеленную часть излучения направляют по собственному каналу, оставляя ее внутри рЕзонатора лазера и соблюдая при этом условие, чтобы в отсутствие исследуемого вещества спектр излучения лазера был бесструктурньм, выделенную часть излучения пропускают через исследуемое вещество и по величине провалов в спектре генерации лазера на частотах пропущенного через и следуе 4мое вещество излучения:.удят о величине неселектпвного ослабления.,Тираз Государственног епам иэобретений Москва, Ж"35 р