Generation of UV laser light by stimulated Raman scattering in D2, D2/Ar and D2/He using a pulsed Nd:YAG laser at 355nm

A pulsed Nd:YAG laser at 355nm is used to pump Raman cell filled with D_2, D_2/Ar and D_2/He. With adequately adjusted parameters, the maximum photon conversion efficiency of the first-order Stokes light (S_1, 396.796nm) reaches 33.33% in D_2/Ar and the stability of S_1 in pure D_2 is fairly high, the energy drift being less than 10% when the pump energy drifts in the range of 5%. The conversion efficiency and stability, which are functions of the composition and pressure of the Raman medium and the energy of pump laser, are investigated. The result has been used to optimize the laser transmitter system for a differential absorption lidar system to measure NO_2 concentration profiles.     

基于Raman激光雷达反演大气污染气体浓度几种方法

筊aman激光雷达是探测大气污染气体的一种重要方法,雷达回波反演是其中的重要步骤,反演的关键在于正确得到透过率指数因子。以消光系数为中心的三个方案,介绍了目前已普遍采用的方法、应用532 nm大气消光系数间接求取α(λ₁,z)和α(λ_２,z)。提出了两种新方法：(1) 采用拉曼波长与待测气体相近的参考气体,α(λ₁,z)＝α(λ_２,z);(2) 借助λ₁和λ₂的Mie-Rayleigh散射回波求取指数因子。     

非线性拉曼激光雷达测量CO2气体的研究

提出了利用气体的受激拉曼散射(SRS)效应激光雷达光源来探测大气中的CO2气体的新方法,设计出探测大气中CO2气体含量的非线性拉曼增益激光雷达,用Nd:YAG激光器(1064 nm)的三倍频光(354.7 nm)通过分别装有CO2气体和N2气体的拉曼管,分别得到CO2气体和N2气体的受激拉曼散射的一阶斯托克斯线(S1),并用S1线作为雷达的种子发射光源.通过实验得到拉曼管中的气压与S1能量的变化关系,对其优化条件和物理机制进行了分析.该实验方法已经成功测出了大气中CO2气体的回波电压信号.     

可见光谱区水汽分子碰撞加宽的理论计算

根据能级的实验数据,采用最小二乘法拟合得到水汽分子(202),(122)和(004)振动态的Watson的Hamiltonian常数值。利用这些常数值和修正的量子傅里叶变换(QFT)(即QFT^*)方法,分别计算了水汽分子(202)带中已有实验数据的一些谱线的氮分子碰撞加宽线宽,以及(202),(122)和(004)带^eR(1,1)支谱线的氮分子碰撞加宽线宽、及线宽的温度依赖关系。与实验结果比较表明,利用拟合方法求得的Hamiltonian常数值是合理的,而且QF 关键词：     

激光雷达探测污染气体最小浓度的估算方法

探测大气中污染气体的浓度是激光雷达的一个重要应用方面,最小可探测浓度是衡量一个雷达系统的重要指标。从测量的误差理论出发、分析得出了一般情况下．被测量最小值的估算方法：当被测量的相对误差为100％时,此时的被测量的大小就是可探测量的最小值。把此方法应用到激光雷达中来．得出了差分吸收激光雷达和拉曼雷达探测污染气体最小浓度估算公式．并把它们与已有的估算公式进行了比较,指出了原有估算公式的不足。     

探测大气中CO2的Raman激光雷达

基于大气激光后向散射光谱，研究和设计了探测大气CO₂浓度的Raman激光雷达,其发射机采用Nd∶YAG激光的三倍频354.7nm作为工作波长,发射的单脉冲能量350mJ,重复频率20Hz；接收机采用了光电倍增管(量子效率25%)和光子计数器(计数速率200MHz),探测CO₂的Raman散射371.66nm(频移1285cm^-1)信号,(1小时累加)近地面2.5km以内信噪比不小于8.采用组合滤光片来抑制强的354.7nm Mie-Rayleigh后向散射和氧气375.4nm Raman后向散射对信号的严重干扰. 比较分别来自大气CO₂和参考气体N₂的Raman后向散射回波,可反演出大气中CO₂的相对浓度. 关键词： 大气光学 激光雷达 Raman散射光谱 参考气体 Mie-Rayleigh散射     

有机气溶胶的微脉冲荧光激光雷达水平近场探测研究

微脉冲激光雷达技术是大气气溶胶观测的重要手段,当使用紫外激光光源时,可利用激光诱导荧光信号探测环境中的有机气溶胶。建立了微脉冲荧光激光雷达水平探测有机气溶胶的仿真模型,并对回波光子数及信噪比进行了数值仿真计算。根据仿真结果设计并搭建了一台微脉冲荧光激光雷达,通过对系统进行几何重叠因子标定,减小了近场荧光回波信号的强度误差。以营养肉汤溶液为气溶胶样本对该激光雷达系统开展了测试实验,实验表明该MPFL系统空间分辨率为7.5m,实验最大探测距离达到200m。同时与另一台低重频高脉冲能量的荧光激光雷达进行了对比实验,对比结果显示,两型激光雷达接收的荧光信号强度变化趋势具有很好的一致性,相关系数达82%以上。在相同的累加时间下,MPFL荧光信号变化率矩阵标准误差小于0.02%,具有更好的抗干扰性能,能够实现对有机气溶胶准确探测,验证了系统有效性和实用性。     

全光纤多模速度干涉仪的研究

针对传统全光纤单模速度干涉仪在爆炸冲击试验中,前端的单模准直器对高速运动的物体的漫反射光难以有效收集,提出了全光纤多模速度干涉仪的装置。利用超辐射发光二极管作为光源,初步验证了全光纤多模速度干涉仪的可行性。主要阐述了全光纤多模速度干涉仪的原理和结构,并将其与全光纤单模速度干涉仪在喇叭振动速度的实验中进行比较,取得了一致的结果,最后还进行霍普金森压杆撞击实验,实测的速度最大值为10.49 m/s,与理论值10 m/s符合较好。     

Analysis of influence of atmosphere extinction to Raman lidar monitoring CO2 concentration profile

Lidar （Light detection and ranging） system monitoring of the atmosphere is a novel and powerful technique tool. The Raman lidar is well established today as a leading research tool in the study of numerous important areas in the atmospheric sciences. In this paper, the principle of Raman lidar technique measurement CO2 concentration profile is presented and the errors caused by molecular and aerosol extinction for CO2 concentration profile measurement with Raman lidar are also presented. The standard atmosphere extinction profile and ＇real-time＇ Hefei area extinction profile are used to conduct correction and the corresponding results are yielded. Simulation results with standard atmosphere mode correction indicate that the errors caused by molecule and aerosol extinction should be counted for the reason that they could reach about 8 ppm and 5 ppm respectively. The relative error caused by Hefei area extinction correction could reach about 6%. The errors caused by the two components extinction influence could produce significant changes for CO2 concentration profile and need to be counted in data processing which could improve the measurement accuracies.