連続チャープ周波数内狭線スキャニング分光法の原理実証

连续啁啾频内窄线扫描光谱原理证明

• 批准号: 14750036
• 负责人: 斎藤 徳人
• 金额: $ 2.56万
• 依托单位: The Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14750036/
• 关键词: 連続チャープ周波数; 周波数シフト帰還型レーザー; 電子制御; 差周波派生; 高速広帯域波長同調; 共振器内レーザー吸収分光; 電子制御レーザー; 音響光学波長可変フィルター; ファブリー・ペロー干渉計

本研究の目的は、連続チャープ周波数を有する波長可変周波数シフト帰還型レーザーを用い、その波長を電子制御で高速同調しながら、1レーザーシステムで多分子種をリアルタイムに観測できる広汎な分光分析法(FSCS法)の原理実証を行うことであった。多分子種のリアルタイム観測のためには、波長同調の高速化が必要である。周波数シフト帰還型チタンサファイアレーザーの励起レーザーに10kHz繰り返し速度動作のNd : YAG-SHGレーザーを導入、かつ波長選択素子である音響光学波長可変フィルターの自動制御プログラムを開発し、0.7〜1.0μm領域の任意の波長をパルスのショットごと、つまり100μsごとに切り換えることに成功した。これは、レーザー波長を不連続に切り換える速度として世界で最も高速である。さらに、制御プログラムをレーザー2波長動作にもアップグレードし、レーザーを2波長動作させて実現した差周波発生において発生した中赤外の波長の切り換えを1msまで高速化させることにも成功した。これら高速波長切り換えと、波長同調域が、レーザーのみで0.7〜1.0μm、あるいは差周波発生法を利用すれば3-13μ内の任意の2μm領域を自由に設定して行えることから、この高速広帯域波長同調法は、吸収の波長体の異なる複数の環境物質を同時に観測する上で非常に有用な技術となる。本研究により周波数シフト帰還型レーザーが、連続チャープスペクトルを有し、波長切り換え速度を最高で100μsまで高速化できたこと、このレーザー自体を分光計測器とできる新しい共振器内レーザー吸収分光法を考案し、実際に0_2、H_2Oの2分子について波長を切り換えながらスペクトル測定が実現できたこと、以上により、多分子をリアルタム観測できる連続チャープ周波数狭線スキャニング分光法の原理実証が完了した。

本研究的目的是开发一种广泛的光谱分析方法，可以使用单个激光系统实时观察多种分子物种，使用具有连续啁啾频率的波长可调谐频移反馈激光器，并通过电子调谐目的是演示 FSCS 方法的原理。为了实时观察多种分子物种，高速波长调谐是必要的。我们引入了重复频率为10kHz的Nd:YAG-SHG激光器作为频移反馈钛蓝宝石激光器的激发激光器，并开发了声光波长可调谐滤波器的自动控制程序，该程序是一种波长选择我们成功地为每个脉冲发射（即每 100 μs）切换任意波长。这是世界上间断切换激光波长最快的速度。此外，控制程序升级为在两个激光波长下运行，团队成功地将差频产生过程中产生的中红外波长的切换速度加快到1毫秒，这是通过在两个波长下运行激光器来实现的。这些高速波长切换和波长调谐范围可以单独使用激光在0.7至1.0μm之间自由设定，或者使用差频生成方法在3至13μm内的任何2μm区域，使得这种高速宽带波长调谐方法是一种非常有用的技术，可以同时观察具有不同吸收波长的多种环境物质。这项研究表明，频移反馈激光器具有连续的线性调频光谱，并且波长切换速度高达100μs，并且我们设计了一种新的腔内激光吸收光谱方法，使这种激光器本身可以用作光谱仪然而，我们实际上能够在切换波长的同时测量两个分子0_2和H_2O的光谱。由此，我们完成了连续啁啾频率窄线扫描光谱的原理证明，可以实时观察多个分子。 。