留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

水汽差分吸收激光雷达发射机935 nm高功率光参量振荡器

洪光烈 梁新栋 肖春雷 孔伟 舒嵘

洪光烈, 梁新栋, 肖春雷, 孔伟, 舒嵘. 水汽差分吸收激光雷达发射机935 nm高功率光参量振荡器[J]. 红外与激光工程, 2018, 47(12): 1230007-1230007(9). doi: 10.3788/IRLA201847.1230007
引用本文: 洪光烈, 梁新栋, 肖春雷, 孔伟, 舒嵘. 水汽差分吸收激光雷达发射机935 nm高功率光参量振荡器[J]. 红外与激光工程, 2018, 47(12): 1230007-1230007(9). doi: 10.3788/IRLA201847.1230007
Hong Guanglie, Liang Xindong, Xiao Chunlei, Kong Wei, Shu Rong. High-power optical parametric oscillator at 935 nm for water-vapor differential absorption lidar transmitter[J]. Infrared and Laser Engineering, 2018, 47(12): 1230007-1230007(9). doi: 10.3788/IRLA201847.1230007
Citation: Hong Guanglie, Liang Xindong, Xiao Chunlei, Kong Wei, Shu Rong. High-power optical parametric oscillator at 935 nm for water-vapor differential absorption lidar transmitter[J]. Infrared and Laser Engineering, 2018, 47(12): 1230007-1230007(9). doi: 10.3788/IRLA201847.1230007

水汽差分吸收激光雷达发射机935 nm高功率光参量振荡器

doi: 10.3788/IRLA201847.1230007
基金项目: 

国家自然科学基金(61775227)

详细信息
    作者简介:

    洪光烈(1966-),男,研究员,博士生导师,博士生,主要从事激光雷达与遥感器方面的研究。Email:glhong@mail.sitp.ac.cn

  • 中图分类号: O437.4

High-power optical parametric oscillator at 935 nm for water-vapor differential absorption lidar transmitter

  • 摘要: 水汽分子的3强振动吸收带位于935 nm附近,差分吸收激光雷达在这个波段具有高探测灵敏度。不幸这一波段位于Ti:Sapphire激光器增益带宽的边缘和Cr:Alexandrite激光器增益带宽之外,染料激光器有较高的自发荧光成分而使其光谱纯度不高,光参量频率转换器可以用作该波段水汽差分吸收激光雷达的发射机。动态稳定的环形谐振腔中有一对走离补偿的、70.7切角的KTP非线性晶体。它由种子注入单纵模Nd:YAG激光器的二倍频532 nm光脉冲泵浦,脉冲重复频率10 Hz。通过935 nm分布反馈半导体激光器种子注入和ramp-hold-fire方法,主动锁定光参量振荡器谐振腔的腔长。发射机平均输出功率达到4.5 W,脉冲长度6 ns,光(532 nm)-光(935 nm)转换效率大于17%,光频的短程和长程频率稳定性30 MHz(RMS)。光束质量M2大约7.8,光谱纯度可以达到99.9%。它将是空间探测大气水汽廓线遥感器的候选光源之一。
  • [1] Wulfmeyer V. Ground-based differential absorption lidar for water-vapor and temperature profiling:development and specifications of a high-performance laser transmitter[J]. Applied Optics, 1998, 37(18):3804-3824.
    [2] Noah S Higdon, Edward V Browell, Patrick Ponsardin, et al. Airborne differential absorption lidar system for measurements of atmospheric water vapor and aerosols[J]. Applied Optics, 1994, 33(27):6422-6438.
    [3] Hannes Vogelmann, Thomas Trickl. Wide-range sounding of free-tropospheric water vapor with a differential-absorption lidar (DIAL) at a high-altitude station[J]. Applied Optics, 2008, 47(12):2116-2132.
    [4] Poberaj G, Fix A, Assio A, et al. Airborne all-solid-state DIAL for water vapour measurements in the tropopause region:system description and assessment of accuracy[J]. Applied Physics B, 2002, 75:165-172.
    [5] Wirth M, Fix A, Mahnke P, et al. The airborne multi-wavelength water vapor differential absorption lidar WALES:system design and performance[J]. Applied Physics B, 2009, 96:201-213.
    [6] Ehret G, Fix A, Weiss V, et al. Diode-laser-seeded optical parametric oscillator for airborne water vapor DIAL application in the upper troposphere and lower stratosphere[J]. Applied Physics B, 1998, 67:427-431.
    [7] Paolo Di Girolamo, Andreas Behrendt, Christoph Kiemle, et al. Simulation of satellite water vapour lidar measurements:Performance assessment under real atmospheric conditions[J]. Remote Sensing of Environment, 2008, 112:1552-1568.
    [8] Kiemle C, Wirth M, Fix A, et al. First airborne water vapor lidar measurements in the tropical upper troposphere and mid-latitudes lower stratosphere:accuracy evaluation and inter comparisons with other instruments[J]. Atmos Chem Phys, 2008, 8:5245-5261.
    [9] Ti Chuang, Brooke Walters, Tim Shuman, et al. Single frequency and wavelength stabilized near infrared laser transmitter for water vapor DIAL remote sensing application[C]//SPIE, 2015, 9342:93420J.
    [10] Hong Guanglie, Li Jiatang, Kong Wei, et al. 935 nm differential absorption lidar system and water vapor profiles in convective boundary layer[J]. Acta Optica Sinica, 2017, 37(2):0201003. (in Chinese)
    [11] Zhang Yunshan, Gao Chunqing, Gao Mingwei, et al. Frequency stabilization of a single-frequency Q-switched Tm:YAG laser by using injection seeding technique[J]. Applied Optics, 2011, 50(21):4232-4236.
    [12] SI-2000 seeder system operation and service manual[Z], 2008.
    [13] Operation and maintenance manual for SureliteTM lasers[Z], 2002.
    [14] Richard T White, He Yabai, Brian J Orr, et al. Control of frequency chirp in nanosecond-pulsed laser spectroscopy. 3. Spectrotemporal dynamics of an injection-seeded optical parametric oscillator[J]. J Opt Soc Am B, 2007, 24(10):2601-2609.
    [15] Ge Ye. Research on 935 nm differential absorption lidar for atmospheric water vapor measurement[D]. Shanghai:Institute of Technical Physics, Chinese Academy of Sciences, 2016. (in Chinese)
  • [1] 朱子任, 白进周, 付景静, 苏新军, 叶静涵, 刘羽, 杨银辉, 黄文武, 李辉, 郑义军, 谭荣清.  紧凑型双路TEA CO2激光器谐振腔热稳定性及补偿 . 红外与激光工程, 2023, 52(10): 20230020-1-20230020-10. doi: 10.3788/IRLA20230020
    [2] 李乘, 吴德成, 刘爽, 邓迁, 秘国江, 王邦新, 王珍珠, 刘东, 王英俭.  铁共振荧光多普勒激光雷达光源的频率稳定性研究 . 红外与激光工程, 2023, 52(10): 20230025-1-20230025-8. doi: 10.3788/IRLA20230025
    [3] 涂爱琴, 王珍珠, 李恒昶, 施奇兵, 张海, 刘东, 翁宁泉.  利用激光雷达探测潍坊市夏季臭氧分布特征 . 红外与激光工程, 2023, 52(5): 20220579-1-20220579-8. doi: 10.3788/IRLA20220579
    [4] 刘俊杰, 齐岳, 盛泉, 王思佳, 王盟, 徐德刚, 史伟, 姚建铨.  分布式猫眼腔免调试激光器发射端视场的优化 . 红外与激光工程, 2022, 51(3): 20211108-1-20211108-6. doi: 10.3788/IRLA20211108
    [5] 陈加伟, 李豫东, 玛丽娅, 李钰, 郭旗.  850 nm垂直腔面发射激光器的辐射效应 . 红外与激光工程, 2022, 51(5): 20210326-1-20210326-6. doi: 10.3788/IRLA20210326
    [6] 李明, 李耀斌, 邱平平, 颜伟年, 贾瑞雯, 阚强.  表面光栅垂直腔面发射激光器偏振特性研究 . 红外与激光工程, 2022, 51(5): 20210332-1-20210332-6. doi: 10.3788/IRLA20210332
    [7] 辛文辉, 毕元硕, 李仕春, 李耀飞, 华灯鑫.  甲醛气体探测的DIAL波长选择及探测性能 . 红外与激光工程, 2022, 51(9): 20210925-1-20210925-9. doi: 10.3788/IRLA20210925
    [8] 梅亮, 孔政, 林宏泽, 费若男, 成远, 宫振峰, 陈珂, 刘琨, 华灯鑫.  基于沙氏成像原理的激光雷达技术研究进展(特邀) . 红外与激光工程, 2021, 50(3): 20210033-1-20210033-17. doi: 10.3788/IRLA20210033
    [9] 李路, 谢晨波, 庄鹏, 邢昆明, 方志远, 储玉飞, 邵甲第, 王邦新.  星载云–气溶胶激光雷达光机系统结构及研究进展 . 红外与激光工程, 2020, 49(8): 20190501-1-20190501-18. doi: 10.3788/IRLA20190501
    [10] 王菲.  高稳定度光泵浦腔内倍频488 nm半导体薄片激光器 . 红外与激光工程, 2019, 48(6): 606004-0606004(5). doi: 10.3788/IRLA201948.0606004
    [11] 洪光烈, 李嘉唐, 王建宇, 李虎, 王一楠, 孔伟.  0.94 μm差分吸收激光雷达地基工作的进展 . 红外与激光工程, 2019, 48(12): 1203009-1203009(8). doi: 10.3788/IRLA201948.1203009
    [12] 袁浚, 张正平, 解意洋.  新型正方晶格基横模光子晶体面发射激光器 . 红外与激光工程, 2018, 47(6): 606005-0606005(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0606005
    [13] 徐玲, 卜令兵, 蔡镐泽, 萨日娜, 杨彬, 周军.  中红外差分吸收激光雷达NO2测量波长选择及探测能力模拟 . 红外与激光工程, 2018, 47(10): 1030002-1030002(8). doi: 10.3788/IRLA201847.1030002
    [14] 李宇昕, 李世凤, 居盼盼, 赵刚, 吕新杰, 秦亦强.  高稳定紧凑型内腔连续光参量振荡器 . 红外与激光工程, 2017, 46(4): 406004-0406004(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0406004
    [15] 宋朋, 王静, 张海鹍, 周城, 刘仕鹏, 吕峰.  锁模激光泵浦的内腔光参量振荡器的中红外输出特性 . 红外与激光工程, 2016, 45(S2): 1-4. doi: 10.3788/IRLA201645.S206001
    [16] 张欣婷, 安志勇, 亢磊.  三维激光雷达发射/接收共光路光学系统设计 . 红外与激光工程, 2016, 45(6): 618004-0618004(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0618004
    [17] 袁卫, 张建奇, 秦玉伟, 冯洋.  近红外光谱区光子晶体禁带与KTP缺陷研究 . 红外与激光工程, 2016, 45(1): 104005-0104005(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0104005
    [18] 蒋国庆, 徐晨, 解意洋, 荀孟, 曹亚鹏, 陈弘达.  质子注入型光子晶体垂直腔面发射激光器制备 . 红外与激光工程, 2016, 45(12): 1205001-1205001(5). doi: 10.3788/IRLA201645.1205001
    [19] 曹开法, 黄见, 胡顺星.  边界层臭氧差分吸收激光雷达 . 红外与激光工程, 2015, 44(10): 2912-2917.
    [20] 林金明, 曹开法, 胡顺星, 黄见, 苑克娥, 时东锋, 邵石生, 徐之海.  差分吸收激光雷达探测二氧化硫实验研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(3): 872-878.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  477
  • HTML全文浏览量:  65
  • PDF下载量:  50
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2018-07-05
  • 修回日期:  2018-08-03
  • 刊出日期:  2018-12-25

水汽差分吸收激光雷达发射机935 nm高功率光参量振荡器

doi: 10.3788/IRLA201847.1230007
    作者简介:

    洪光烈(1966-),男,研究员,博士生导师,博士生,主要从事激光雷达与遥感器方面的研究。Email:glhong@mail.sitp.ac.cn

基金项目:

国家自然科学基金(61775227)

  • 中图分类号: O437.4

摘要: 水汽分子的3强振动吸收带位于935 nm附近,差分吸收激光雷达在这个波段具有高探测灵敏度。不幸这一波段位于Ti:Sapphire激光器增益带宽的边缘和Cr:Alexandrite激光器增益带宽之外,染料激光器有较高的自发荧光成分而使其光谱纯度不高,光参量频率转换器可以用作该波段水汽差分吸收激光雷达的发射机。动态稳定的环形谐振腔中有一对走离补偿的、70.7切角的KTP非线性晶体。它由种子注入单纵模Nd:YAG激光器的二倍频532 nm光脉冲泵浦,脉冲重复频率10 Hz。通过935 nm分布反馈半导体激光器种子注入和ramp-hold-fire方法,主动锁定光参量振荡器谐振腔的腔长。发射机平均输出功率达到4.5 W,脉冲长度6 ns,光(532 nm)-光(935 nm)转换效率大于17%,光频的短程和长程频率稳定性30 MHz(RMS)。光束质量M2大约7.8,光谱纯度可以达到99.9%。它将是空间探测大气水汽廓线遥感器的候选光源之一。

English Abstract

参考文献 (15)

目录

    /

    返回文章
    返回