2017 Fiscal Year Annual Research Report
Airborne lidar for volcano gas distribution measurement
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16K12850
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
柴田 泰邦 首都大学東京, システムデザイン研究科, 准教授 (10305419)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ライダー / DIAL / 火山ガス / SO2 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度作成した593nmDPSSレーザの筐体に温調機構（安定度±0.01℃）を取り付けることにより、昨年度問題となっていた20pm/hの波長安定度が、波長計の測定精度を下回る1pm/h以下を実現した。また、43.5pm/℃でDPSSレーザ発振波長を制御できることが確認され、DIAL観測時の波長同調および同調精度の要求を満たすことができた。
噴気孔近くは高温になるため、SO2ガス濃度測定時にSO2吸収断面積の温度依存性を考慮する必要がある。昨年度評価した最適波長は、この温度依存性は考慮されておらず、HITRANデータベースからSO2吸収断面積の温度依存性を入手し、この影響を評価した。SO2濃度を358Kで30.0ppmと仮定した場合、DIAL観測値のシミュレーション結果は、358Kのとき29.9 ppm、298Kのとき21.1 ppmとなり、DIAL観測視線上の温度分布を知る必要が出た。しかし、観測視線状の温度分布情報を得ることは困難であるため、吸収断面積の温度依存性の小さい波長をDIAL観測に用いる方法を新たに提案した。上記シミュレーション条件化において、298Kのとき31.0ppmと吸収断面積の温度依存性の影響を抑制できることが示された。
第2高調波発生機構の高効率化のため、リング共振器型高調波発生機構を製作したが、効率の改善には至らなかった。593nmDPSSレーザの出力が20mWと小さいため、これ以上の効率化は難しいと判断した。そこで、サブmJクラスのDPSSレーザ開発に向けた基本設計及びパルス出力光の数値シミュレーションを行い、30W＠808nm×2台の励起光源から出力3W、パルス幅15nsの593nmパルス光の生成が可能であることが分かった。これらの成果は、今後のSO2-DIAL実現のために、貴重な基礎資料となった。
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