赤外光パラメトリック発振光のヘテロダイン検波技術の研究

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06650065
• Research Institution: National Institute for Environmental Studies
• Principal Investigator: 杉本 伸夫 国立環境研究所, 大気圏環境部, 室長 (90132852)
• Keywords: 光パラメトリック発振器 / ヘテロダイン検波 / ヘテロダイン分光 / 大気微量分子 / レーザー長光路吸収法

Research Abstract

光パラメトリック発振器を光源とするヘテロダイン吸収分光手法について実験的な研究を行った。この手法は、パルスレーザーを光源として広帯域でヘテロダイン検波することによって、パルス光のスペクトル幅内にある試料の吸収スペクトクを測定するものである。インジェクションシーディングNd:YAGレーザーで励起したKTP光パラメトリック発振器を光源とし、外部共振器型の半導体レーザーをローカルオッシレーター光としてヘテロダイン分光装置を構成した。検出器にはPINフォトダイオードを用い、波形の記録には毎秒2Gサンプル、帯域500MHzのデジタルオッシロスコープを用いた。光パラメトリック発振器は回折格子とミラーで波長選択し、回折格子のゼロ次光を出力とする構成とし、YAGレーザーの第二高調波で励起して、850nm付近の単一モードのパルス光を得た。また、YAGレーザーの基本波で励起したKTPの光パラメトリック増幅器により3ミクロン帯の出力を得た。当初、3ミクロン帯における実験を計画したが、既有のAu:Ge検出器の帯域が不十分であることと、ローカルオッシレーター光源の問題のため、本研究では850nm帯で実験を行った。光パラメトリック発振器の出力光のヘテロダインビ-ト信号を記録し、フーリエ解析することによって光源のスペクトルを得た。また、種々の雑音について考察を行った。この結果、分光測定ではパルス光とローカル光の相対的な波長の変化、パルス光のスペクトルのショット毎の変化などが問題となることがわかった。また、これらの問題を解決するためにはパラメトリック発振器をローカル光の波長をシフトした光でシ-ディングするなどの技術が必要があることがわかった。一方、この分光測定手法を大気中の微量分子の計測へ応用する可能性について検討した。

Research Products

• [Publications] N. Sugimoto and A. Minato: "Heterodyne Spectroscopy Using Broad-Band Short-Pulse Laser for Long-Path Absorption Measurement of Atmospheric Species" Jpn. J. Appl. Phys.33. 3934-3936 (1994)
• [Publications] N. Sugimoto, A. Minato, Y. Saito and A. Nomura: "Heterodyne Spectroscopy Using Spectral Spread of Short Pulse Laser" Jpn. J. Appl. Phys.33. L1602-L1603 (1994)