Том 27, номер 08, статья № 13

Каблукова Е. Г., Лисенко А. А., Матвиенко Г. Г., Бабченко С. В., Чесноков Е. Н. Перспективы применения терагерцового лазера на свободных электронах в задачах дистанционного зондирования атмосферы. // Оптика атмосферы и океана. 2014. Т. 27. № 08. С. 746-751.    PDF
Скопировать ссылку в буфер обмена

Аннотация:

Рассматривается возможность использования установки «Новосибирский лазер на свободных электронах» (НЛСЭ) в качестве источника терагерцового излучения для дистанционного зондирования приземной атмосферы. Для диапазона 40–250 см–1 решена задача выбора спектральных участков зондирования. Выполнен численный эксперимент по моделированию сигнала терагерцового лидара на базе Новосибирского ЛСЭ, отраженного нижней кромкой облаков для конкретных начальных и граничных оптико-геометрических условий и степени ослабления сигнала на трассе зондирования. Получены оценки дальности зондирования нижней границы облачности в выбранных окнах прозрачности атмосферы в зависимости от удельного содержания осажденной воды на трассе зондирования.

Ключевые слова:

ТГц-излучение, лазер на свободных электронах, дистанционное зондирование

Список литературы:

1. Brown E.R., Woolard D.L., Samuels A.C., Globus T., Gelmont B. Remote Detection of Bioparticles in the THz Region // Proc. IEEE. V. 3. June, 2002. IMS, Seattle, WA. P. 1591–1594.
2. Globus T., Woolard D.L., Samuels A.C., Gelmont B.L., Hesler J.L., Crowe T.W., Bykhovskaia M. Submillimeter-Wave FTIR Spectroscopy of DNA Macromolecules and Related Material // Appl. Phys. 2002. V. 91, N 9. P. 6106–6113.
3. Siegel P.H. THz Instruments for Space // IEEE. Transactions on Antennas and Propagation. 2007. V. 55, N 11. P. 2957–2965.
4. Racette P., Adler R.F., Wang J.R., Gasiewski A.J., Jackson D.M., Zacharias D.S. An airborne millimeter-wave imaging radiometer for cloud, precipitation, and atmospheric water vapor studies // J. Atmos. Ocean. 1996. V. 13, N 3. P. 610–619.
5. Wu D.L., Pickett H.M., Livesey N.J. Aura MLS THz observations of global cirrus near the tropopause // Geophys. Res. Lett. 2008. V. 35. L15803. DOI: 10.1029/ 2008GL034233.
6. Mendrok J., Baron P., Kasai Y. Studying the Potential of Terahertz Radiation for Deriving Ice Cloud Microphysical Information // Remote Sensing of Clouds and the Atmosphere XIII // Proc. SPIE. 2008. V. 7107. DOI: 10.1117/12.800262.
7. Knyazev B.A., Kulipanov G.N., Vinokurov N.A. Novosibirsk terahertz free electron laser: instrumentation development and experimental achievements // Meas. Sci. Technol. 2010. V. 21. 054017. P. 13.
8. Андронов А.А., Козлов В.А., Мазов Л.С., Шастин В.Н. Об усилении далекого инфракрасного излучения в германии при инверсии населенностей «горячих» дырок // Письма в ЖЭТФ. 1979. Т. 30, вып. 9. С. 585–589; Andronov A.A., Kozlov V.A., Pavlov S.A., Pavlov S.G. Bragg selection in hot hole FIR lasers // Opt. Quantum. Electron. 1991. V. 23, N 2. P. S205–S210.
9. Shastin V.N. Hot hole inter-sub-band transition p-Ge FIR laser // Opt. Quantum. Electron. 1991. V. 23, N 2. P. S111–S131.
10. Gousev Yu.P., Altukhov I.V., Korolev K.A., Sinis Y.P., Kagan M.S., Haller E.E., Odnoblyudov M.A., Yassie-vich I.N., Chao K.A. Widely tunable continuous wave THz laser // Appl. Phys. Lett. 1999. V. 75, N 6. P. 757–759.
11. Brundermann E., Chamberlin D.R., Haller E. High dusty cycle and continuous terahertz emission from germanium // Appl. Phys. Lett. 2000. V. 76, N 21. P. 2991–2993.
12. Kohler R., Tredicucci A., Beltram F., Beere H.E., Linfield E.H., Davies A.G., Ritchie D.A., Iotti R.C., Rossi F. Terahertz semiconductor-heterostructure laser // Nature (Gr. Brit.). 2002. V. 417. P. 156–159. DOI: 10.1038/ 417156a.
13. Colombelli R., Capasso F., Gmachl C., Hutchinson A.L., Sivco D.L., Tredicucci A., Wanke M.C., Sergent A.M., Cho A.Y. Far-infrared surface-plasmon quantum-cascade lasers at 21.5 µm and 24 µm wavelengths // Appl. Phys. Lett. 2001. V. 78, N 18. P. 2620–2622.
14. Faist J., Hofstetter D., Beck M., Aellen T., Rochat M., Blaser S. Bound-to-continuum and two-photon resonance, quantum-cascade lasers for high duty cycle, high-temperature operation // IEEE. J. Quantum. Electron. 2002. V. 38, N 6. P. 533–546.
15. Slocum D.M., Goyette T.M., Slingerland E.J., Giles R.H., Nixon W.E. Terahertz atmospheric attenuation and continuum effects // Proc. SPIE. 2013. V. 8716. id. 871607. 14 p. DOI: 10.1117/12.2015471.
16. Slocum D.M., Slingerland E.J., Giles R.H., Goyette T.M. Atmospheric absorption of terahertz radiation and water vapor continuum effects // J. Quantum. Spectrosc. Radiat. Transfer. 2013. V. 127. P. 49–63.
17. Агеев Б.Г., Матвиенко Г.Г., Пономарев Ю.Н., Чесноков Е.Н. Перспектива использования терагерцового диапазона в атмосферной оптике // Генерация и применение терагерцового излучения: Сб. трудов Первого рабочего  совещания. Новосибирск,  2006.   С. 96–103.
18. Liebe H.J. MPM – An atmospheric millimeter-wave propagation model // Int. J. Infrared Millimeter Waves. 1989. V. 10, N 6. P. 631–650.
19. Pickett H.M., Poynter R.L., Cohen E.A., Delitsky M.L., Pearson J.C., Muller H.S.P. Submillimeter millimeter and microwave spectral line catalog // J. Quantum. Spectrosc. Radiat. Transfer. 1998. V. 60. P. 883–890.
20. Чесноков Е.Н., Кошляков П.В., Шмаков А.Г., Корабейников О.П., Князьков Д.А., Якимов С.А.  Использование терагерцового излучения лазера на свободных электронах для определения концентрации воды в пламени // Физ. горения и взрыва. 2012. Т. 48, № 4. С. 16–22.
21. Danylov A.A., Waldman J. THz Laboratory Measure-ments of Atmospheric Absorption Between 6% and 52% Relative Humidity // Int. STL Report. Sept., 2006. P. 1–7.
22. Межерис Р. Лидарное дистанционное зондирование. М.: Мир, 1987. 550 c.
23. Иващенко М.В., Шерстов И.В. Дальность действия лидара дифференциального поглощения на основе CO2-лазера // Квант. электрон. 2000. Т. 30, № 8. С. 747–752.
24. Боровиков А.М., Мазин И.П. Микрофизические характеристики облаков // Авиационно-климатический атлас-справочник СССР. М.: Гидрометеоиздат, 1975. Вып. 3. Т. 1, ч. 2. С. 127–148.
25. Радиация в облачной атмосфере / Под ред. Е.М. Фейгельсон.  Л.: Гидрометеоиздат, 1981. 280 с.
26. Смеркалов В.А. Прикладная оптика атмосферы. СПб.: Гидрометеоиздат, 1997. 335 с.