Цыплакова Е.Г., Потапов А.И., Поляков В.Е., «Лазерный экологический дистанционный контроль атмосферы: учебное пособие»

Введение 3

Глава 1. Общая характеристика лазеров и лазерного излучения 5

1.1. Общая характеристика лазеров 5

1.2. Классификация лазеров 9

1.3. Электромагнитные волны в оптическом диапазоне 14

1.4. Монохроматичность лазерного излучения 18

1.5. Когерентность лазерного излучения 27

1.6. Направленность лазерного излучения 39

1.7. Яркость лазерного излучения 44

1.8. Интерференция света 48

1.9. Поляризация лазерного излучения 53

Литература к главе 1: 61

Глава 2. Измерения параметров лазеров и лазерного излучения 62

2.1. Особенности измерения параметров лазеров и лазерного излучения 62

2.2. Определение потерь в резонаторе 63

2.3. Измерение монохроматичности лазерного излучения 73

2.4. Исследование когерентности лазерного излучения 80

2.5. Измерение угла расхождения и распределения энергии в пучке 84

2.6. Измерение поляризации лазерного излучения 88

2.7. Измерение мощности и энергии излучения ОКГ 91

2.8. Определение формы фронта волны лазерного излучения 104

2.9. Измерение длины волны лазерного излучения 105

2.10. Измерение длительности сверхкоротких лазерных импульсов 106

Литература к главе 2 112

Глава 3. Анализ современного состояния лазерно-оптических методов

контроля состава и концентраций компонентов в воздушной среде 113

3.1. Оптические методы спектрального анализа 113

3.2. Абсорбционная спектроскопия газовых сред 114

3.3. Метод внутрирезонаторного поглощения 120

356 Глава 7

3.4. Флюоресцентный спектральный анализ 121

3.5. Лазерно-ионизационная спектроскопия 128

3.6. Лазерная спектроскопия комбинационного рассеяния 130

3.7. Лазерная фотоакустическая спектроскопия 133

3.8. Лазерный контроль воздушной среды 135

Литература к главе 3 142

Глава 4. Лазерные методы дистанционного контроля атмосферы 145

4.1. Распространение лазерного излучения в атмосфере 145

4.1.1. Оптические свойства атмосферы 145

4.1.2. Состав атмосферы 145

4.1.3. Распространение лазерного излучения через атмосферу 148

4.2. Общие принципы лазерного дистанционного контроля атмосферы 152

4.3. Мониторинг загрязнения атмосферы 166

4.3.1. Характер и состав аэрозольных и химических загрязнений 166

4.3.2. Импактный мониторинг 167

4.4. Эффекты взаимодействия лазерного излучения с атмосферой 168

4.4.1. Общие характеристики 168

4.4.2. Молекулярное и аэрозольное рассеяние 169

4.4.3. Комбинационное рассеяние 170

4.4.4. Резонансное поглощение 173

4.4.5. Индуцированная флуоресценция 174

4.5. Общая классификация дистанционных методов

зондирования атмосферы 175

4.5.1. Классификация по источнику излучения 175

4.5.2. Техническая классификация 176

4.6. Лидарные методы зондирования атмосферы 179

4.6.1. Общие представления 179

4.6.2. Общая форма лидарного уравнения 180

4.6.3. Исследование аэрозольного загрязнения атмосферы 186

4.6.4. Метод комбинационного рассеяния 191

4.6.5. Метод дифференциального поглощения 193

4.6.6. Метод индуцированной флуоресценции 194

4.6.7. Метод резонансной флуоресценции (РФ-метод) 196

4.6.8. Метод дифференциального поглощения (ДП-метод) 197

4.7. Количественные оценки и сравнительный анализ

дистанционного зондирования атмосферы 198

4.7.1. Анализ концентрационной чувствительности 198

4.7.2. Оценка зондирующих возможностей методов 202

4.8. Дальность действия лидара дифференциального поглощения

на основе СО2-лазера 207

4.9. Поляризационные голографические методы

лидарного контроля аэрозолей в атмосфере 217

4.9.1. Лидарный контроль над состоянием атмосферного аэрозоля 219

4.9.2. Принцип работы и техническое описание комплексного

газоаэрозольного поляризационного голографического лидара 221

4.10. Лазерно-оптические методы дистанционного определения

микроструктуры осадков 225

4.11. Принцип действия лазерного измерителя

параметров дождевых капель 230

4.12. Влияние атмосферы на распространение лазерного излучения 244

Литература к главе 4 250

Глава 5. Лазерная техника, используемая

при дистанционном контроле атмосферы 253

5.1. Двухчастотный лидар на основе аммиачного лазера 253

5.1.1. Регистрация загрязняющих атмосферу примесей 254

5.1.2. Оптическая схема двухчастотного лидара 257

5.1.3. Применение двухчастотного лидара для детектирования

загрязняющих атмосферу примесей 258

5.2. NH3-лазер в качестве источника излучения двухчастотного лидара 261

5.3. NH3 – CO2 лидар для зондирования атмосферы

в диапазоне 9–13,5 мкм методом ДПР 264

5.4. Использование широкополосного фемтосекундного лидара

при дистанционной диагностике многокомпонентных

аэрозольно-газовых загрязнений атмосферы 267

5.4.1. Спектрально-энергетические характеристики ИК-излучения

на основе эффективной параметрической генерации

с использованием свойств групповых синхронизмов 268

5.4.2. Оценка возможной дальности зондирования

фемтосекундным ИК-лидаром 271

5.5. Дистанционный лазерный детектор метана «ДЛС-Пергам» 273

5.6. Ионный лазер 277

5.7. Лазеры с пиротехнической накачкой 277

5.7.1. Оптимизация пиротехнических составов 278

5.8. Лазерные лидарные комплексы 286

Литература к главе 5 291

Глава 6. Лазерный дистанционный контроль радиоактивности 296

6.1. Природа и величина радиационного уровня.

Влияние на окружающую среду 296

6.2. Кинетика ионов в тропосфере,

подверженной воздействию ионизирующего излучения 299

6.3. Свойства ионизирующих излучений 307

358 Глава 7

6.4. Воздействие радиоактивного излучения на воздушную среду 308

6.5. Некоторые излучательные характеристики иона N+2 308

6.6. Метод дистанционного зондирования радиационного уровня,

основанный на эффекте ионизации воздуха, окружающего источник 311

6.7. Лидер — лидар для радиационной дозиметрии 314

6.8. Лазерные методы измерения продуктов радиолиза атмосферных газов 319

Литература к главе 6 320

Глава 7. Лазерные методы и средства локации и контроля расстояний 322

7.1. Основные принципы лазерной локации 322

7.2. Особенности лазерной локации 331

7.3. Лазерные дальномеры 335

7.4. Импульсные лазерные высотомеры и дальномеры 342

7.5. Фазовые дальномеры 343

7.6. Методы измерения расстояний с помощью лазеров 347

Литература к главе 7 353