Современные проблемы дистанционного зондирования Земли из космоса. 2020. Т. 17. № 3. С. 66-72
Мощный волоконно-оптический усилитель диапазона 1640-1660 нм для лидарного контроля метана
1 Фрязинский филиал Института радиотехники и электроники им. В. А. Котельникова РАН, Фрязино, Московская обл., Россия
Одобрена к печати: 03.06.2020
DOI: 10.21046/2070-7401-2020-17-3-66-72
Создан и испытан мощный волоконно-оптический усилитель на эффекте Рамана на длину волны ~1653 нм с выходной пиковой мощностью ~10 Вт для применения в лидаре с целью контроля метана в атмосфере Земли. Усилитель состоит из трёх параллельно работающих оконечных усилителей с выходной мощностью более 3 Вт каждый. Мощность от этих усилителей суммировалась на волоконном объединителе для последующей передачи излучения в передающий коллиматор лидара. Теоретический расчёт выходной мощности отдельного оконечного усилителя показал, что эффективность рамановского преобразования возрастает, если в нём использовать световод с более тонкой световедущей жилой, что позволяет снизить как мощность накачки, так и длину световода. Приводятся спектры задающего лазерного источника и выходного излучения многоканального усилителя, которые в полосе сканирования излучения близки по форме друг к другу. Некоторое отличие наблюдается за полосой сканирования из-за более высокого уровня шума излучения после усилителя. Проведённые измерения параметров линии поглощения метана в атмосфере Земли на трассах с отражением светового излучения от облачных слоёв, расположенных на высотах до 3,5 км, хорошо согласуются с теоретическим расчётом. В созданном усилителе имеется также возможность нарастить выходную мощность свыше 20 Вт при подключении ещё четырёх оконечных усилителей. Такая мощность передатчика лидара способна обеспечить энергетический потенциал для измерений концентрации газа с низкоорбитального космического аппарата.
Ключевые слова: лидар, волоконно-оптический усилитель, эффект Рамана, атмосфера, оптический передатчик
Полный текстСписок литературы:
- Акимова Г. А., Григорьевский В. И., Матайбаев В. В. Увеличение энергетического потенциала лидара для контроля метана на основе квазинепрерывного источника излучения // Радиотехника и электроника. 2015. Т. 60. № 10. С. 1058–1061.
- Alahyane F., Crotti C., Deloison F. Wavelength optimization in femtosecond laser corneal surgery // Investigative Ophthalmology and Visual Science. 2013. V. 54. No. 5. P. 3340–3349.
- Chang E. W., Sharma U., Yun S. H. Long-wavelength optical coherence tomography at 1.7 μm for enhanced imaging depth // Optics Express. 2008. V. 16. No. 24. P. 19712–19723.
- Delahaye T., Maxwell S. E., Reed Z. D. Precise methane absorption measurements in the 1.64 μm spectral region for the MERLIN mission // J. Geophysical Research: Atmospheres. 2016. V. 121. No. 12. P. 7360–7370.
- Grigorievsky V. I., Elbakidze A. V., Tezadov Y. A., Modeling and investigation of high-power fiber-optical transmitters for lidar applications // J. Russian Laser Research. 2017. V. 38. No. 4. P. 311–315.
- Ponomarev Yu. N., Kapitanov V. A. TDLS of methane and its applications to study of methane emissions from natural structures to the atmosphere. 2013. 31 p. URL: http://www.dls.gpi.ru/rus/conf/TDLS2013/Posters/Ponomarev.pdf.
- Shaoxiang C., Shaif-Ul A., Yongmin J. Ultra-short wavelength operation of thulium-doped fiber amplifiers and lasers // Optics Express. 2019. V. 27. No. 25. P. 369322–369331.