地球大気環境観測用アイセーフ多波長レーザ光源の開発

• 研究課題/領域番号: 06650052
• 研究種目: 一般研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 応用光学・量子光工学
• 研究機関: 信州大学
• 研究代表者: 斉藤 保典 信州大学, 工学部, 助教授 (40135166)
• 研究分担者: 野村 章夫 信州大学, 工学部, 教授 (00115362)
• 研究期間 (年度): 1994
• 研究課題ステータス: 完了 (1994年度)
• 配分額: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円); 1994年度: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
• キーワード: 地球大気環境観測 / アイセーフレーザ / 多波長レーザ / ライダー

研究概要

地球大気環境観測用ライダーシステムの光源の開発を行った。特に、目の安全性に優れたアイセーフ波長の1.54umで発振が可能なレーザ光源を設計・製作し、動作実験結果に基づきその有効性を確認した。
製作したシステムは、YAGレーザ(波長1.06um、エネルギー250mJ、パルス幅7ns)、自作の誘導ラマン散乱用高圧メタンセル(長さ1.5m、内径38.4mm、透過率88%、最大圧力の30kg/cm^2)、ガス配管・圧力制御系、検出・計測系より成る。
誘導ラマン散乱によりアイセーフ波長の1.54umを得ることが主目的ではあるが、この波長以外にも812nm(近赤外)、656nm(赤)、551nm(緑)の出力を確認した。出力強度は短波長になるにつれて減少する傾向を示した。YAGレーザの1.06umを含めると、地球大気環境観測には合計5つの多波長の使用が考えられる。このことは、波長依存特性を利用したエアロゾルの粒系分布や構造把握などの観測において特に有用と考えられる。
1.54umに特に注目し、YAGレーザエネルギーおよびメタン圧力を変化させて変換効率の測定を行った。入射エネルギーの増加に従って変換効率も増加したが、120mJ以上では飽和の傾向を示した。また圧力が高いほど低い入射エネルギーからでも出力が得られた。変換効率の繰り返し依存の実験結果では3Hzに最適値があることが示された。繰り返し3Hz、22kg/cm^2、200mJの条件で、最大変換効率25%(49mJ)が得られた。
これらの値は、地球大気環境観測用ライダーシステムの光源として十分な値であり、今後はライダーシステムの受信系・信号処理系の製作終了後、観測へと進んでいく予定である。