極域大気レーザセンシング：中性大気温度風速の下部熱圏観測・年間観測への進化

极地大气激光传感：向低层热层观测和中性大气温度和风速年度观测的演变

基本信息

批准号：
21H04516
负责人：
川原琢也
金额：
$ 26.87万
依托单位：
Shinshu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-05 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究は、北極で運用しているナトリウムライダーを下部熱圏（80 km-200 km）まで拡張することを目的とする。ライダー観測では観測がほぼ不可能であった昼間（北極域夏季）観測も同時に可能になる。その基盤技術となる超狭帯域光学フィルタ（磁気光学フィルタ）を開発・校正し、それに特化した受信系開発、現地での観測結果の検証まで行うのが研究の目的である。3年目までを国内開発、観測準備に割り当て、4年目に現地に輸送・設置・調整、5年目までに観測結果を用いた検証を行う。磁気光学フィルタの中心部であるNaセルの開発は、第一段階としてアルミニウムボディ（内壁がサファイアコーティング）とサファイア窓のダミーセルの製作をし、窓の接合方法の検証を行った。接合は成功し、真空気密が保てるだけの接合であると判断している。次の段階であるサファイアボディのセル製作へ移行した。超狭帯域である磁気光学フィルタの透過率計測のために、2台のDFBレーザを用いた和周波型589nm光源を製作し、589nm領域で0.01pm程度の狭帯域での波長スキャン手法の実験検証を開始した。同時に、市販のNaセルを用いた絶対波長モニター光学系を組み、手法の検証を開始した。受信系に関しては、新規に導入する受信望遠鏡の整備、開発するフィルタまでの光学設計、検出器の検討などを行った。狭帯域フィルタは検出器に影響を与える可能性のある強磁場回路を用いるため、空間伝送とするか光ファイバーを用いるかなど、それぞれを想定して検討を行った。

这项研究的目的是将在北极运行的钠激光雷达扩展到较低的热层（80公里-200公里）。与此同时，激光雷达观测几乎不可能实现的白天观测（北极夏季）也将成为可能。研究目的是开发和标定作为基础技术的超窄带滤光片（磁光滤光片），开发专用接收系统，并验证现场观测结果。第三年用于国内开发和观测准备，第四年用于运输、安装和现场调整，第五年利用观测结果进行验证。开发作为磁光滤波器核心的Na单元的第一步是制造具有铝体（内壁涂有蓝宝石）和蓝宝石窗口的虚拟单元，并验证窗口粘合方法。已确定接合是成功的并且接合足以维持真空密封性。我们进入下一阶段，生产带有蓝宝石体的电池。为了测量超窄带磁光滤波器的透过率，我们使用两个DFB激光器创建了和频型589nm光源，并通过实验验证了589nm区域约0.01pm窄带的波长扫描方法开始了。同时，我们使用市售的钠电池构建了用于监测绝对波长的光学系统，并开始验证该方法。在接收系统方面，我们进行了新型接收望远镜的准备、即将开发的滤光片的光学设计以及探测器的检查。由于窄带滤波器使用强磁场电路，可能会影响探测器，因此我们考虑是否使用空间传输或光纤。