Одночастотный ТЕА СО2 лазер с инжекцией внешнего сигнала, применение в ветровых доплеровских лидарах тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.21 ВАК РФ

¿У к :01

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ЛЕНИНА. ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕЕОЛЩИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М. В. ЛОМОНОСОВА

физический факультет

на правах рукописи.

ПУТИВСКИЙ ¡фий Яковлевич

УЖ 621.373.324

ОДНОЧАСТОТНШ ТЕА С02 ЛАЗЕР С ИШЕКЦИЕЯ ВНЕШНЕГО СИГНАЛА; ПРИМЕНЕНИЕ В ВЕТРОВЫХ ДОПЛИ-ОВСКИХ ЛИДАРАХ.

Специальность 01.04.21 - лазерная фуганка

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученоа степени кандидата физико-математических наук

Москва - 1992

- г -

Работа вьлолнена на кафедре общей физики' а волновых процессов физического факультета МГУ км М.В. Ломоносова.

Научный руководитель: кандидат физико-математических наук.

Официальныэ оппоненты: доктор физико-математических наук.

в 15 часов 00 минут на заседании Специализированного Совета £ 1 С шифр - К. 053.05.21}' Отделения радиофизики физического факультета МГУ им. М.В. Лслюносова по адресу: 119899. Москва. ГСП. Ленинские горы. МГУ. физический факультет, конфереиц-зал корпуса нелинейной оптика.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке физического факультета МГУ.

с.н.с. ГОРДИЕНКО В. М.

РЯБОВ Е. А.

кандидат физико-математических наук, с.н.с. ХОЛОДНЫХ А.И.

Ведущая организация: Филиал института атомной энергии.

Защита диссертации состоится " ^ " ' гМ'- х 1Ш2 г.

Автореферат разослан ОК-г^ Я_ 1992 г.

Ученье секретарь Специализированного Совета № 1 ОРФ физического факультета МГУ. кандидат физ.-мат. наук

А. И. Гомонова.

5;'сЛИ0 t'üH.'i

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРЮТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время импульснш электро-разрядныэ TEA COg лазеры атмосферного давления широко применяется для проведения фундаментальных и прикладных исследований. В ряде задач необходимы мошьв узкополосньв инпульсныэ С02 лазеры дтоульного уровня энергии с шириной спектра генерации ítv а 1 МГц).

Такие одночастотныэ мощныэ TEA С0а лазеры испольэувтся для получения генерации в дальнем ИК- диапазоне й в спектроскопии высокого разрешения. Например, в газе 12C03F реализована генерация на 180 различные длинах волн з диапазоне 153,0*1483 мнм при накачке СО, лазером, генерарутанм на различи!,к коле<Затель-но-эраадтельнызс переходах з чстзях ЮР и 1QR. На шгаях 10РС14), 10РС18), 10РС20) удалось разрешить тонхуя ¡v « 0,2 ííTu структуру линия в газе SF„. Одним ;:з вазиеймих применений является использование узксполосных TEA С02 лазеров в составе доп-лероэских лидароз для реи'гкия задач глобального мониторинга па-рзуетров ветровых потс:соз. язляшихся одним кз типов погодо-оЗразугдах характеристик атмосферы: для достижения точности из- ' горения скорости Петра в 1 м/с требуется кгрина спектра зондируемого кзлучензя не более 0,5 !!Гц. Оперативное получение информации о состоянии атмосферы в различных точках седаого шара позволяет намного точнээ прогнозировать климатические условия. Тж. например, з США функционирует прогрзкна "LAVS" ^ а соответствие с которой планируется размещение TEA С0_ лидаров делл-з- .

St'lí! i

ал- • , •• .

- з -

ровского типа на специальных космических платформах и космическом корабле многоразового использования Space-Shattle. Предполагается получение данных о скорости ветра в гигантском объеме тороидального типа с сечением 300x20 км2.

В ближайшие годы доплеровские лидары, по-видимому, будут широко использоваться для измерения скорости ветровых потоков в приземном слое атмосферы на расстояниях до 10+15 км.

Однако, до сих пор. при создании узкополосных мощных импульсных TEA С0Й лазеров возникает ряд проблем из-за эффекта свипирования частоты, приводящего к уширенип спектра генерации. Этот эффект обусловлен различны.« физическими процессами, про-текаиэдми в активной среде лазера и зависящими от конкретной конструкции ТЕЛ С02 лазера и способа получения одночастотной генерации.

Поэтому создание мощных узкополосных TEA С02 лазеров является актуальной задачей.

Цель диссертациоыпй работы. Исследование свипирования частоты мощного одночгстотного TEA С0а лазера с инжекцией внешнего сигнала и определение оптимальных путей минимизации ширины спектра генерируеиогг излучения. Исследование возможности управления спектральными характеристиками такого лазера с помощью внутрирезонаторньк нелинейных сред. Разработка и создание на базе одночастотного TEA С0г лазера макета ветрового дооперов-ского лидара. Разработка методики обработки гетеродинного сигнала лазерного излучения, рассеянного в атмосфере, с учетом реальных временных и частотных характеристик зондирущего излуче-

пил для дистанционного определения скорости ветросьгх потоков. При этом решались следушие задачи:

1. Проведение анализа различных механизмов свипярованил частоты генерзиии TEA С0а лазера. Выделение дсминируэдих зффэктов для последукаей минимизации ширины спектра в реальном лазере.

2. Создание мощного одночастотного TEA С02 лазера с инжекцией внешнего сигнала с энергией генерации С® 0.3 я~) и узким спает-ром генерируемого излучения С< 1 КГц).

3. Создание автоматизированной системы измерения изменения частоты генерации гетерошшым метолом на <5азе вычислительного комплекса ДВК-2 и модулей в стандарте КАМАК.

4. Исследование возкогаости управления частотой генерации TEA С0а лазера с помощью гнутрвмзокаторных нелинеЯньк гл.зовьсс (спесь СОг*Мг+Не) полупроводниковых (кристалл InAs) сред.

3. Создание на базе мощного одночастотного ТЕЛ С0а лазера макета ветрового доплеровского лидара.

0. Разработка методики определения скорости ветра по гетеродинному сигналу, рассеянному в атмосфере, с учетом реальны:-: временных и спектральных характеристик зондкруидего излучения. 7. Проведение измерений профилей скорости ветра на натурной трассе.

Научная новизна работы-.

1. Разработан и создан мощный, одночастотньй TEA С0г лазер с энергией генерации 0.3 Дж, длительностью импульса 2.3 мке и шириной спектра 0.6 МГц.

V

2. Предложен и реализован метод компенсации свипирсваиия

частоты генерации с помощью нелинейных Енутрирезонатсрньи газовых (смесь СОг+Нг+Не) и полупроводниковых (кристалл InAs) сред.

3. Предложена методика определения нелинейной добавки к показателю преломления различных сред, помещенных внутрь резонатора одночастотного TEA С02 лазера по изменению частоты генерации такого лазера.

4. Разработана методика расчета скорости ветра по гетеродинному сигналу рассеянного излучения с учетом реальных спектральных характеристик зондирующего излучения.

5. Проведены измерения скорости ветра с помощью макета доплеровского лидара на базе одночастотного TEA С0г лазера с инжекцией внешнего сигнала на расстояниях до 13 км в приземном слое атмосферы с точностью ±1.5 wc.

Практическая ценность работы:

1. Созданный мощный одночастотный TEA С0г лазер может быть использован для ceneim еного воздействия на вещество, спектроскопических измерений с высоким разрешением.

2. Методика помещения внутрь резонатора нелинейно-оптических сред позволяет существлять компенсацию свипирования частоты генерации, изучать нелинейны? свойства самих нелинейных сред.

3. Разработанный макет доплеровского лидара на базе мощного одночастотного TEA С02 лазера с инкекцией внешнего сигнала позволяет проводить измерения скорости воздушных потоков в приземном слое на расстояниях до 13 км с точностью ±1.5 м/с.

Защищаемые положения:

1. Проведен анализ различных механизмов свипнрования частоты генерация одночастоткого TEA С0г лазера с инжекцией внешнего сигнала, позволивший разработать и создать шцЧый одночастотньй TEA С0г лазер с энергией генерации 0.3 Дя. длительностью импульса 2.3 12tc и шириной спектра 0.6 МГц.

2. Предлоге» и экспорименталько реализован метод компенсации свипкрозания частоты генерации с помощью нелинейных вкутрирезо-наторньк сред на основе узкозонного полупроводникового кристалла InAs. смеси газов С02+М2+Не.

3. Разработан и создан макет петрозого яоплеровского лкдара на бгзе одночастотного TEA С03 лазера с ингекцкей внешнего сигнала в соосной приеио-передэтей схеме зондирования и автоматизированной системе на базе вычислительного комплекса ДВК-2 и модулей в стандарте КАМАК.

4. Разработана методика определения скорости Еетра по гетеродинному сигналу излучения, рассеянного в атмосфере, с учетом реальных временных и спектральных характеристик зондирующего излучения.

3. Проведены зкспертгэнтальныэ измерения профилей скорости ветра на прггаемнсй трассе на расстояниях до 13 км с точностью ±1.3 м/с.

Апробация работы.

Основные результаты диссертационной работы докладывались на научных семинарах кафедры общей физики и вольавых процессов физического факультета МГУ, а такЕе на следующих конференциях: 1. XII Международная конференциия по когерентной и нели-

нейной оптике. Москва, 1985.

2. 5-ая Всесоюзная конференция "Оптика лазеров". Ленин-град. 1987.

3. 6-ая Всесоюзная конференция "Оптика лазеров". Ленинград. 1990.

4. SPIE International symposium ОЕ LASE'91, LASER RADAR

VI. Los Angeles. USA. 1091.

5. XI Всесоюзный симпозиум по распространению лазерного излучения в атмосфере и водных средах, Томск. 1991,

6. Х1У Международная конференциия по когерентной и нелинейной оптике. Ленинград. 1991.

7. SPIE International symposium ОЕ LASE'92. LASER RADAR

VII. Los Angeles. USA. 1992.

Публикации. По результатам диссертации опубликовано 12 работ.

Структура и обьем дкс :ертации. Диссертация состоит из введения. 4 глав и заключения. Работа изложена на 154 страницах машинописного текста, сол-рюит 54 рисунка и список литературы из 106 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность создания мощных одночастотных TEA С0а лазеров с узким спектром генерируемого излучения, в том числе для решения задач дистанционного зондирования ветровых потоков. Формулируются цели настоящей диссертации. •

В первой главе проводится анализ различных способов получения одночастотной генерации в 7ЕА С03 лазерах. Обосновываются причины по которьи схема с инжекцией внешнего сигнала выбирается как перспективная с точки зрения создания мощных одночастот-ных TEA С02 лазеров с энергией генерации дкоульного уровня. Проводится теоретический анализ причин свипирования частоты таких лазеров. Формулируются рекомендации по минимизации этого эффекта.

В § 1.1 рассмотрены различны? методы формирования одночас-тотного режима генерации - пассивные и активные. К пассивным отнесены методы, использующие внутрирезонаторньй селективньй элемент (эталон Фабри-Перо, ячейка с поглощающим газом) или сложньЯ составной резонатор. С активными методами связаны "гибридная" схема и схема с инжекцией внешнего сигнала, которьв являются оптимальными при создании одночастотных TEA С0г лазеров, работающих в составе ветровых доплеровских лидаров. При этом, с точки зрения создания одночастотных лазеров джоульного уровня, предпочтение отдано лазерам с инжекцией внешнего сигнала.

В § 1.2 анализируются различные причины, приводящие к сви-пированию частоты генерации TEA С03 лазера Ш, 12]. К основным механизмам свипирования частоты генерации отнесены: влияние электронов разряда на фронте импульса, резонансная поляризуемость молекул С02 на характерном пике импульса TEA С02 лазера и акустическое расширение газа в активной среде вследствие разогрева как током разряда так и релаксацией энергии в поступательные степени свободы в процессе генерации. В первом прибли-

жении теории возмущений получены формулы, позволявшие количественно оценить вклад в свилирование частоты акустических эффектов. возникающих в результате нагрева активной среды током разряда и релаксацией в основное состояние молекул С02 в процессе генерации. Из проведенного анализа следуют выводы, что при создании мощных узкополосных TEA С02 лазеров СД*» < 1 МГц. длительность импульса генерации > 1 мкс) необходимо использовать достаточно широкий разрядньй промежуток > ¿0x20 мм2, короткий импульс разрядного тока < 400 не и оптимизированный состав рабочей смеси.

Во второй главе описывается созданный в соответствии с рекомендациями главы 1 одночастотный TEA С02 лазер с инкекцией внешнего сигнала. В качестве способа измерения частоты генерации используется метод гетеродинного приема с последующей оцифровкой гетеродинного сигнала. Описывается автоматизированная измерительно-вычислительная система на базе вычислительного комплекса ДВК-2 и модулей в с андарте КАМАК. позволяющая управлять лазером, измерять изменение частоты генерации и другие па- • раметры. Приведены результаты экспериментальных исследований свипирования частоты генерации для различных лазерных смесей. Проведена оптимизация состава лазерной смеси.

В § 2.1 описывается мощный одночастотный TEA С02 лазер с инжекцией внешнего сигнала С рис. 1). В качестве источника ин-гектирующего излучения использовался одночастотный непрерывньй C0Z лазер ваттного уровня, генерирующий на линии 10РС20). Исследование изменения частоты генерации TEA лазера проводилось

методом гетеродинирования излучения на широкополосном С 200 МГц) фотоприемнике HgCdTe с помощьп второго непрерывного стабилизированного С02 лазера ЛГН-901 в качестве источника оперного излучения.

В § 2.2 описывается созданная автоматизированная система управления лазером, сбором и обработкой информации. Эта система "запускала'.' ТЕД С02 лазер в тот комент. когда частота ингекти-рукаего излучения совпадала с частотой собственной моды резонатора TEA С02 лазера - это обеспечивало одночэсготкыа режим генерации. и регистрировала гетеродинный сигнал. Аналоговый электрический сигнал с фотоприешика оцифровызался быстрьм АЦП Ж4224 с временем дискретна:, иии 25 не и буферной памятью 4К 7-разрядных слов. Для измерения временных и энергетических характеристик импульса генерации второй бьстркй АЦП регистрировал амплитуду и форму импульса с калиброванного фотопряемшка ФПУ-250. Цифровой сигнал считыззлся в ЭВМ ДВК-2 и обрабатывался с помощьd программы на язьке <ЮРТРАН.

В § 2.3 предложен метод обработки цифрового гетеродинного сигнала по пересечению нулевого уровня с цельп измерения свипи-рования частоты генерации. Показано, что за счет использования дополнительной информации о форме импульса генерации предложенный метод приблизительно в 2 раза точнее традиционного метода линейной аппроксимации при оптимальной частоте гетеродинного ' сигнала а 3 МГц. С помощью алгоритма быстрого преобразования Фурье был получен спектр гетеродинного сигнала и измерялась ц,я-рина спектра генерируемого излучения.

В § 2.4 приведены результаты экспериментального измерения изменения частоты генерации для различных смесей. Для получения минимальной ширины спектра при выходной энергии - 0,3 Дк проведена оптимизация состава лазерной смеси. Для оптимальной смеси Срис. 2) 1,5+2,3+6 СС02+М2+Не) получена ширина спектра 0.6 МГц при длительности импульса 2.5 мхе. что хорошо согласуется с теоретическими оценками выполнеными в главе 1.

Таким образом, разработан мощный одночастотный ТЕЛ С0? лазер с инкекцией внешнего сигнала и автоматизированный измерительно-вычислительный комплекс на базе ЭВМ ДВК-2 и модулей в стандарте КАМАК позволяющий измерять временные, энергетические и спектральные характеристики этого лазера.

В третьей главе предложен метод компенсации свипирования частоты генерации с помощьг. нелинейных сред помещенных в резонатор TEA С02 лазера. Пос> ол:,ку изменение частоты генерации ¿.v прямо пропорционально изменении показателя преломления среды ¿л ¿у = i>Anl/L С1 и L - дли1' -I нелинейной среды и резонатора лазера соответственно), то вьйором нелинейной среды с соответствушнм знаком и величиной изменения показателя преломления моено добиться компенсации свипирования частоты генерации. В качестве компенсаторов предложены полупроводниковый узкозонный кристалл InAs и смесь газов C02+N2+He.

В § 3.1 теоретически исследуется возможность использования смеси газов C02+N2+He для компенсации свипирования частоты, за счет механизма кинетического охлаждения, возникающего в газе под действием резонансного лазерного излучения [31. Для эффек-

тивной компенсации свипирования частоты без существенного уменьшения энергии генерации необходимо использовать устойчивый резонатор, близкий к сферическому. В таком резонаторе генерируемая мода имеет максимальный размер в TEA С02 кювете и минимальный в кювете с нелинейной газовой средой, что обеспечивает оптимальнье условия реализации эффекта.

На основе уравнений для запаса квантов в колебательных модах С02 и Н2. уравнения описызаицего термализацию поглощенной энергии С03 лазера и волноеого уравнения для возмущения плотности газовой смеси проведены численные расчеты динамики изменения частоты генерации при различных начальной температуре п составе газовой смеси. Расчеты показывает, что для эффективной компенсации необходимо использовать смесь 2+2*6 (CO+N+Не). находящуюся в кюгете длиной L = 80 см. предварительно нагретую до температуры 420 К. В этом ze парагрэфе приведены результаты экспериментальных исследований компенсации свипирования частоты генерации с внутрирезонаторноЯ кюветой, содержаще" смесь газов С02"»М2+Не, температура которой мокет менятся d пределах Т0 = 300-450 К. Тип резонатора был близок к сферическому Собразован двумя плоскими зеркалами, перед одним' из зеркал установлена линза с фокусным расстоянием F = 3 м. что петого больше длины резонатора). При Т0 = 420 К и длине кюветы L = 80 см реализована эффективная компенсация срипирования частоты в хвостовой части импульса, начиная со 2-ой микросекунды импульса генерации С рис. 3).

В § 3.2 экспериментально показано, что полупроводниковый

кристалл InAs за счет формирования"нелинейной добавки к показа. телю преломления отрицательного знака с собственные fln/ST > 0 . [41 позволяет компенсировать свипирование частоты на характерном пике импульса генерации. Экспериментальные результаты, полученные для кристалла толщины 300 мкы. хорошо согласуются с теоретическими оценками С рис. 43.

Таким образом, в третьей главе предложен и экспериментально реализован метод компенсации свипирования частоты на основе нелинейных газовых и полупроводниковых сред, помещенных внутрь резонатора. Вьсокая чувствительность гетеродинного метода измерения временных и спектральных характеристик одночастотного TEA С02 лазера позволяет также измерять нелинейные характеристики различных сред, помещенных внутрь резонатора такого лазера. Например, точность измерения частоты гетеродинного сигнала 0.2 МГц позволяет для резонатора длиной 3 метра и нелинейной газовой среды длиной 1 метр регистрировать изменение показателя преломления An = Ciy/rXL/lD = 10~° с временньм разрешением -123 не. Разработанная ,д:-;ка позволила такхе измерить величину нелинейной добавки к показателе преломления п2 для кристалла InAs при интенсивности лазерного излучения 1 МВт/см2, которая оказалась равной « 10~4. что соответствует известньм данньы. полученным другим методом .

В четвертой главе описывается схема макета ветрового доп-леровского лидара на базе созданного TEA С02 лазера и автоматизированной системы на базе ЭВМ ДВК-2 и модулей в стандарте КАМАК Приведены результаты измерений скорости ветра на пркзеы-

кой трассе до 13 км.

В § 4.1 приведено описание различных способов измерений скорости ветра с помощью лндаров. Обсуждены преимущества гетеродинного доплеровского лидара по сравнению с корреляционнш лидаром и методикой определения доплеровского сдвига частоты с помощью вьсокодобротного эталона Фабри-ГТеро. Проведено сравнение возможностей ветровых доплеровских гетеродинных С0а и N6: У АО лидаров.

В § 4.2 рассмотрены различные схемы ветровых доплеровских гетеродинных лидаров на основе непрерывных и импульсных С0а лазеров. Если непрерывные С03 лидары позволяют проводить измерения на дистанции до 1+2 км. то использование мощных одночастот-ных ТЕД С02 лазеров дгоульного уровня в составе доплеровских. лидаров позволяет расширить дальность зондирования до 10*20 км в приземном слое атмосферы и до 800 км при зондирования с космических платформ.

В § 4.3 приведена методика расчета скорости ветра по гето-родинному сигналу рассеянного излучения на атмосферной трассе с учетом реальных спектральных характеристик зондирующего излучения. В методике используется предположение о независимости фаз излучения, рассеянного различньки частицам:!. Спектр рассеянного

9

сигнала представляет собой сумму спектров от отдельных рассеивающих частиц взятых с весом, зависящем от формы зондирующего импульса, динамики свипирования частоты генерации, дальности зондирования, поглощения в атмосфере, структурного коэффициента турбулентности. Информация о спектральных характеристиках зон-

дарующего сигнала получается из обработки гетеродинного сигнал зондирующего излучения. Оцениваются ошибки измерения скорост ветра в зависимости от спектральных и временных характеристи зондирующего излучения и параметров атмосферы. Разработанна методика позволила уменьшить ошибку измерения скорости ветр| для реальных временных и частотных характеристик зондирущегс излучения до величины ±1,5 м/с.

В § 4.4 списана схема макета ветрового доплеровского лида-ра Срис. 5) на базе созданного мощного одночастотного TEA СО, лазера, соосной приемо-передающей схемы зондирования Сдиамет| зондирующего излучения 10 км, диаметр приемного телескопа Ш мм) и автоматизированного комплекса fia основе ЭВМ ДВК-2 и коду лей в стандарте КАМАК.

В § 4.S обсуждаются результаты экспериментальных измерени: профилей ветра в атмосфере на приземной трассе на расстояния: до 13 км с точностью ±1,5 м/с Срис. 6). Отмечается возмокиост: определения турбулентных характеристик атмосферы по уширени! спектра рассеянного сигнала.

В заключения кратко сформулированы основные результаты полученные в диссертационное работе.

J

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ. 1. Создана экспериментальная установка, состоящая из одночас тотного TEA COg лазера с инжекцией внешнего сигнала с узки спектром генерируешго излучения и автоматизированной измэри тельно-вычислительной системы гетеродинного приема излучения н

Зазе бьстрого АЦП с временем дискретизации 23 не и буферной пастью 4-К 7-ми разрядных слов, ЭВМ ДВК-2 и модулей в стандарте (АМАК. Энергия генерируемого импульса - 0.3 Дз. длительность -2 мке, ширина спектра - 0.6 МГц.

2. Установлено, что поведение частоты генерации разработанного ГЕА С02 лазера с инжекцией внешнего сигнала в основном обусловлено двумя факторами: резонансной поляризуемостью молекул С0а на пике характерного импульса генерации, что приводит к переколебаниям в поведении частоты С величина изменения частоты ~ 0.S КГц). и разогревом активной среды током разряда на хвосте импульса С величина изменения частоты генерации достигает 1.3 ИГц).

3. Предлозен способ компенсации свипирования частоты генерации TEA С02 на "хвосте" импульса на основе эффекта кинетического охлаждения. Развита теоретическая модель, описызасщая изменение частоты генерации при взаимодействии лазерного излучения с резонансной газовой средой СС02+М2+Не) и проведены численные расчеты. позволившие оптимизировать состав резонансной газовой греды 2+2*6 СС02+М2+Не) и начальную температуру СТ0 = 420 К).

1. Экспериментально реализована компенсация евнпирования частоты генерация в хвостовой части импульса при помещении в резонатор кюветы длиной 80 см со смесью газов СО,2+0,2+0,6). предварительно нагретой до температуры 420 К. 3. Предложена и экспериментально реализована схема компенсации жзпнрования частоты излучения TEA С02 лазера на характерном переднем пике импульса генерации с помощью нелинейного узкозон-

ного полупроводникового кристалла InAs толщины 300 мкм. помещенного внутрь резонатора.

6. Создан макет ветрового доплеровского лидара на базе разработанного импульсного одночастотного TEA С02 лазера с инжекцией внешнего сигнала и узким спектром генерируемого излучения, со-осной немоностатической приемо-передаоцей схемы зондирования Сдиаметр зондирующего пучка 1 см, диаметр приемного телескопа 10 см) и автоматизированного комплекса на основе ЭВМ ДВК-2 и модулей в стандарте КАМАК.

7. Разработана методика обработки спектра рассеянного атмосферой доплеровского сигнала с учетом реальных временных и спектральных характеристик зондирующего лазерного импульса, что позволило уменьшить ошибку измерения до ± 1.5 м/с.

8. Проведены измерения скорости ветра на натурной трассе до 12 км с точностью ±1,5 м/с.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах:

1. В.И. Берсенев, В.М. Гордиенко. H.H. Курочкин. A.JI. Логутко, A.B. Приезжеь, D. Я. Путинский. В.И. Савин. D.Д. Сзмородов. "Дистанционная лазерная доплеровская диагностика аэрозольньс потоков". // Тезисы докладов XII Всесоюзной конференции по когерентной и нелинейной оптике. Москва - 1985 - С.119-120.

2. В.И. Берсенев, В.М. Гордиенко, H.H. Курочкин. А.Л. Логутко A.B. Приезжев. 0.Я. Путивский. В.И. Савин. Ю.Д. Самородов "Дистанционная лазерная доплеровская диагностика аэрозольны потоков". // Известия Академия наук СССР, серия физическая 1888 - Т. 50, Кв. - С. 1225-1228.

В.И. Берсенев. В.М. Гордиенко, H.H. Курочкин. A.B. Приезжев. ). Я. Путивский. "Дистанционное измерение скорости аэрозольных ¡отоков с помощь» непрерывного С02 лазера". // Вестник москов-кого университета, сер. 3. физика. Астрономия - 1986 - Т. 27. Й - С. 39-43.

И. Л. Кудинов. В. Т. Ппатоненко, Ö. Я. Путивский. В. Д. Тарану шн. "Исследование свипирования частоты инжекционного TEA С0а лазера". Тезисы докладов 5-ой Всесоюзной конференции "Оптика 1азеров", Ленинград - 1987 - С.63.

5. И. А. Кудинов. В. Т. Платоненко. С. Г. Проскурин, Ю. Я. Путив-жий. "Теоретическое и экспериментальное исследование свипиро-зания частоты TEA С02 лазера с кольцевьм резонатором и ингекцн-}Й излучения". /V Квантовая электроника - 1989 - Т.16. Ы2 -3.2447-2456.

3. В. М. Гордиенко. Ю. Я. Путивский. "Спектральные характеристики ГЕА С02 лазера с инжекцией внешнего сигнала". // Тезисы докла-103 6-ой Всесоюзной конференции "Оптика лазеров". Ленинград -L990 - С. 411.

1. В. Н. Гордиенко. й. Я. Путивский. "Спектральные характеристики ГЕА С02 лазера с инаекцией внешнего сигнала". // Квантовая электроника - 1991 - Т. 18. №3 -С. 316-318.

3.- В. М. Гордиенко. В. И. Ковалев. Ю. Я. Путивский. "Динамика изменения частоты генерации инжекционного TEA С02- лазера при гамовоздействии в нелинейных средах". // Тезисы докладов Х1У Международной конференции по когерентной и нелинейной оптике, Ленинград - 1991 - Т.1 -С.169.

9. В.М. Гордиенко. H.H. Курочкин. A.B. Приезжее, Ю.Я. Путив ский. "Измерение скорости ветровых потоков с помощью доплеров ского лидара на базе одночастотного TEA С08 лазера". Тезис! докладов XI Всесоюзного симпозиума по распространению лазерной излучения в атмосфере и водных средах. Томск - 1991 - С. 183.

10. В.М. Гордиенко, H.H. Курочкин. A.B. Приезжев, Ю.Я. Путив ский. "Измерение скорости ветровых потоков с помощью доплеров ского лидара на базе одночастотного TEA C0g лазера". /V Оптию атмосферы. - 1991 - Т. 4. №10 - С. 1114-1117.

11. V.M. Gordlenko, S.A. Akhamanov. V.l. Bersenev, L. А. Kosovsky, N.N. Kurochkln, Q.A. Pogosov, A.V. Prlezzhev. Yu.Ya. Putlvskll. "Infrared coherent 11dar systems for the win* velocity measurements". / Proceeding of SPIE's Internationa Symposium 0E LASE. Laser Radar VI - 1991 - V.1416. P.102-114.

12. V.M. Gordienko. V.l. Kovalev . G. A. Pogosov . L.A Kosovsky. Yu.Ya. Putivskii. "Narrow-band TEA COg laser wltl nonlinear lntracavlty chirp- compensator for wind Dopplei lldar". / Proceeding of SPIE's International Syaposiua 0E LASE User Radar VII - 1992 - V.1333.

Цитируемая литература.

1. Willetts D.V.. Harris M.R. An investigation into the origl of frequency sweeping In a hybrid TEA 002 laser. // J. Phys. D Appl. Phys. - 1982 - V. 15, No.l - P. 51-07.

2. Влияние колебательного возбуждения молекул на свипировани частоты излучения импульсных одночастотных СО^-лазеров.

озолупенко В. П.. Кунцевич Б. Ф.. Мальта Д. Д.. Мегевов В. С., ¡трельцов А.П.. Чураков В. В. // Квантовая электроника. - 1989 -.16. №3 - С. 511-513.

i. Исследование физических процессов в активной среде импульс-юго С02-лазера. вызывающих изменение частоты генерации во зре-1Я импульса. / Бабаев И. К.. Баранов В. В. . Горленков А. И.. (озолупенко В. П.. Налога Д. Д. . Месевов В. С.Муликов В. Ф.. >трельцов А.П.. Чебуркин Н. В. ✓/ Квантовая электроника. - 1987, Г. 12. »12 - С. 2441-2443.

I. Ахманов С. А., Гордиенко В.М.. Панченко В. Я. Термализация молекулярного газа при резонансном возбуждении лазерньм излучени-

ж. // 5Ьвестия ВУЗов. Физика. - 1977 - В. И - С. 14-33.

з. Басов Н. Г., Ковалев В. И.. Файзуллов Ф. С. Среды для обращения юлнового фронта излучения С0г-лазеров. // Известия АН СССР. Зерия физическая. - 1987 - Т. 31. №2 - С. 280-288.

|_«8Т0Я1%Ш И|ИТе, 2-УСИЛИТЕЛЬ. з-*пимавмди«я плястммя из гьа. 4-ЯЕРКЯЛО. 5-П0ГЛ0ТИТЕ«1. 6-«ТСйСПЛЙСТ0В«а ОСГЙЗИТЕЛ!». 7--йРСГ*-С.ЕТЕКТОР. 0-ПШ»0ЭЛЕК?Р1Г-<£СКИЙ ПРИЕИ-&Л. 9-П&Е23гЛШ£МТ.

Рис. 1.Скшз вксгсрниаггй/ы ск отюгаги:. 2-1 МГе*

-1 , о.е.

;'! 1111111 ч I пти 11 ^У^Птгуггт^1

1 2 3

ыкс

Рис. 2. Динамка «зг.г.еаею;я частоты генерации пгл сьгеси 1.5-2.5 -0 (С01-^а--Не) (Л) к форма Го'пугаеа г^'серацки (1;.

t, икс

Рпе. 3. Эавяслпость игиовепла частоты генерации TEA СО, лазера сгг временя. Е^д-ЮО мДзх.

A) без поглотителя;

B) о поглотителей; Длпсз тсинетм GO см; относктатиыа концептрацпи uounonent cuccit (COj-Nj-Hа) 2-2-6. Общеэ давлвшю 1 атм. Температура 420 К.

Рис. 4. Дшшсгка тиепеюм частоты геперацип для смеси 1-1-8 (C0,-N,-Ho) (А) и форыа irunymcQ генерации (В) с пелпяеШшм кристаллов InAs в резонаторе.

0ДК0ЧДСТ0ТНКЙ

СФ со2

ТЕА СО2

позер

Р(4С. 5. СХЕЬМ ДОКЕТА ДОПЛиЧЙДЖВГО ГМйЛ^П.'

Ю-1

-10-

Л и/с

I I I I I I I I I I I II I I I II || II I I I I

5 .10

Рис. 6. Призер измерения оро'.пля скорости ветра на приземной атмосферной трассе.