JPH07128232A - 気体の濃度測定装置 - Google Patents
気体の濃度測定装置Info
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- JPH07128232A JPH07128232A JP30232793A JP30232793A JPH07128232A JP H07128232 A JPH07128232 A JP H07128232A JP 30232793 A JP30232793 A JP 30232793A JP 30232793 A JP30232793 A JP 30232793A JP H07128232 A JPH07128232 A JP H07128232A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 色素レーザを用いずに測定対象気体の吸収波
長のレーザ光を発生することができ、扱いや準備が簡単
で、構成が簡潔なレーザを有する気体の濃度測定装置を
提供すること。 【構成】 第１の固体レーザと第１の非線形光学素子と
波長可変固体レーザとを光軸を合わせてこの順序で配置
し、第２の固体レーザから出力するレーザ光と前記波長
可変固体レーザから出力するレーザ光とをダイクロイッ
クミラーにより光軸合わせした後、第２の非線形光学素
子を通して所望波長のレーザ光として出力するレーザ光
発生光学系と、測定対象気体からの散乱レーザ光を受光
する受光手段と、該受光手段により受光した散乱レーザ
光を光電変換する光電変換手段と、該光電変換手段から
の受光信号データを記録する記録手段と、該記録手段に
記録された受光信号データに基づいて測定対象気体の濃
度を演算する演算手段とで気体の濃度測定装置を構成し
た。
長のレーザ光を発生することができ、扱いや準備が簡単
で、構成が簡潔なレーザを有する気体の濃度測定装置を
提供すること。 【構成】 第１の固体レーザと第１の非線形光学素子と
波長可変固体レーザとを光軸を合わせてこの順序で配置
し、第２の固体レーザから出力するレーザ光と前記波長
可変固体レーザから出力するレーザ光とをダイクロイッ
クミラーにより光軸合わせした後、第２の非線形光学素
子を通して所望波長のレーザ光として出力するレーザ光
発生光学系と、測定対象気体からの散乱レーザ光を受光
する受光手段と、該受光手段により受光した散乱レーザ
光を光電変換する光電変換手段と、該光電変換手段から
の受光信号データを記録する記録手段と、該記録手段に
記録された受光信号データに基づいて測定対象気体の濃
度を演算する演算手段とで気体の濃度測定装置を構成し
た。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はレーザ光を用いた気体の
濃度測定装置に関する。
濃度測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、環境汚染の問題が大きく取り上げ
られているが、中でも大気汚染は大きなテーマとなって
いる。ＮＯX やＳＯX は汚染気体の中でも特に重要なも
のであるが、従来これらの汚染気体や特定の重要な注目
気体の濃度を測定するのにレーザレーダが用いられてい
る。レーザレーダによる気体の濃度測定は、レーザを用
いて測定対象気体の吸収波長のレーザ光を発生せしめ、
気体によるレーザ光の吸収度合いを検出することにより
気体の濃度を測定しようとするものであり、測定対象気
体に吸収される固有の波長（たとえばＮＯ2 では４５０
ｎｍ、Ｏ3 では３００ｎｍ）のレーザ光を発生するレー
ザが用いられる。
られているが、中でも大気汚染は大きなテーマとなって
いる。ＮＯX やＳＯX は汚染気体の中でも特に重要なも
のであるが、従来これらの汚染気体や特定の重要な注目
気体の濃度を測定するのにレーザレーダが用いられてい
る。レーザレーダによる気体の濃度測定は、レーザを用
いて測定対象気体の吸収波長のレーザ光を発生せしめ、
気体によるレーザ光の吸収度合いを検出することにより
気体の濃度を測定しようとするものであり、測定対象気
体に吸収される固有の波長（たとえばＮＯ2 では４５０
ｎｍ、Ｏ3 では３００ｎｍ）のレーザ光を発生するレー
ザが用いられる。
【０００３】レーザには、利用する活性媒質によって気
体レーザ、液体レーザ、固体レーザ、半導体レーザなど
があり、用途に応じて用いられているが、たとえば環境
による影響を比較的受けにくい固体レーザの一種のＮ
ｄ：ＹＡＧ（ネオジウム：イットリウム・アルミニウム
・ガーネット）レーザは発振波長が１０６４ｎｍの製品
が代表的なものであり、１３１９ｎｍ等の波長も発振す
るが、いずれにせよ離散的な波長しか得られないため
に、たとえ非線形光学素子と組み合せても特定の気体以
外の測定対象気体の吸収帯波長を発生させることはでき
ない。
体レーザ、液体レーザ、固体レーザ、半導体レーザなど
があり、用途に応じて用いられているが、たとえば環境
による影響を比較的受けにくい固体レーザの一種のＮ
ｄ：ＹＡＧ（ネオジウム：イットリウム・アルミニウム
・ガーネット）レーザは発振波長が１０６４ｎｍの製品
が代表的なものであり、１３１９ｎｍ等の波長も発振す
るが、いずれにせよ離散的な波長しか得られないため
に、たとえ非線形光学素子と組み合せても特定の気体以
外の測定対象気体の吸収帯波長を発生させることはでき
ない。
【０００４】これに対して従来、発振波長が自由に選択
できるレーザの一例として色素レーザが知られており、
一例としてＮＯ2 の濃度測定にこの色素レーザが用いら
れている（１９８１年月発行、「応用物理」第５０巻、
第９号、第９２３頁〜第９２８頁）。色素レーザは使わ
れる色素の種類を選択し、共振器中に置かれたプリズム
や回折格子に当てるレーザ光の角度を調整することによ
って発振波長を紫外域から近赤外域の範囲で選択するこ
とができるので多くの測定対象気体の吸収波長のレーザ
光を発生させることができる。
できるレーザの一例として色素レーザが知られており、
一例としてＮＯ2 の濃度測定にこの色素レーザが用いら
れている（１９８１年月発行、「応用物理」第５０巻、
第９号、第９２３頁〜第９２８頁）。色素レーザは使わ
れる色素の種類を選択し、共振器中に置かれたプリズム
や回折格子に当てるレーザ光の角度を調整することによ
って発振波長を紫外域から近赤外域の範囲で選択するこ
とができるので多くの測定対象気体の吸収波長のレーザ
光を発生させることができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、色素レーザ
に用いられる色素は周囲を汚したり、手や衣服を強力に
染色したり、取り扱いが厄介なために準備に時間がかか
るとともに、メンテナンス性が悪い。色素レーザは時間
経過とともに劣化するので色素を適時新しいものと交換
する必要がある。また色素材料によっては人体に有害な
ものもある。さらに、測定対象気体が変わると、吸収波
長も異なるのでその都度波長を変える必要がある。１つ
の色素で発振可能な波長域はある有限の範囲であるから
発振波長をその範囲を越えて変えたい場合は色素を別の
種類のものに交換しなければならない。そのため、準備
に要する時間やメンテナンス性の点で不都合である。ま
た色素レーザを用いたレーザレーダはポンプやタンクを
必要とするので装置が大きくなり、それだけ場所を取る
という問題もある。
に用いられる色素は周囲を汚したり、手や衣服を強力に
染色したり、取り扱いが厄介なために準備に時間がかか
るとともに、メンテナンス性が悪い。色素レーザは時間
経過とともに劣化するので色素を適時新しいものと交換
する必要がある。また色素材料によっては人体に有害な
ものもある。さらに、測定対象気体が変わると、吸収波
長も異なるのでその都度波長を変える必要がある。１つ
の色素で発振可能な波長域はある有限の範囲であるから
発振波長をその範囲を越えて変えたい場合は色素を別の
種類のものに交換しなければならない。そのため、準備
に要する時間やメンテナンス性の点で不都合である。ま
た色素レーザを用いたレーザレーダはポンプやタンクを
必要とするので装置が大きくなり、それだけ場所を取る
という問題もある。
【０００６】本発明は上記の点にかんがみてなされたも
ので、色素レーザを用いずに測定対象気体の吸収帯波長
のレーザ光を発生することができ、扱いや準備が簡単
で、構成が簡潔なレーザを有する気体の濃度測定装置を
提供することを目的とする。
ので、色素レーザを用いずに測定対象気体の吸収帯波長
のレーザ光を発生することができ、扱いや準備が簡単
で、構成が簡潔なレーザを有する気体の濃度測定装置を
提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、第１の固体レーザと第１の非線形光学素
子と波長可変固体レーザとを光軸を合わせてこの順序で
配置し、第２の固体レーザから出力するレーザ光と前記
波長可変固体レーザから出力するレーザ光とをダイクロ
イックミラーにより光軸合わせした後、第２の非線形光
学素子を通して所望波長のレーザ光として出力するレー
ザ光発生光学系と、測定対象気体方向からの散乱レーザ
光を受光する受光手段と、該受光手段により受光した散
乱レーザ光を光電変換する光電変換手段と、該光電変換
手段からの受光信号データを記録する記録手段と、該記
録手段に記録された光信号データに基づいて測定対象気
体の濃度を演算する演算手段とで気体の濃度測定装置を
構成した。
成するために、第１の固体レーザと第１の非線形光学素
子と波長可変固体レーザとを光軸を合わせてこの順序で
配置し、第２の固体レーザから出力するレーザ光と前記
波長可変固体レーザから出力するレーザ光とをダイクロ
イックミラーにより光軸合わせした後、第２の非線形光
学素子を通して所望波長のレーザ光として出力するレー
ザ光発生光学系と、測定対象気体方向からの散乱レーザ
光を受光する受光手段と、該受光手段により受光した散
乱レーザ光を光電変換する光電変換手段と、該光電変換
手段からの受光信号データを記録する記録手段と、該記
録手段に記録された光信号データに基づいて測定対象気
体の濃度を演算する演算手段とで気体の濃度測定装置を
構成した。
【０００８】
【作用】本発明は以上の構成によって、１つの波長可変
固体レーザから出力するレーザ光と１つの固体レーザか
ら出力するレーザ光とを非線形光学素子を介してまたは
介さずにダイクロイックミラーにより光軸合わせをし、
非線形光学素子を介することにより測定対象気体の吸収
波長を有するレーザ光を作ることができる。
固体レーザから出力するレーザ光と１つの固体レーザか
ら出力するレーザ光とを非線形光学素子を介してまたは
介さずにダイクロイックミラーにより光軸合わせをし、
非線形光学素子を介することにより測定対象気体の吸収
波長を有するレーザ光を作ることができる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。
【００１０】図１は本発明による気体の濃度測定装置の
一実施例のブロック線図である。この実施例は一例とし
てＮＯ2 の濃度を測定するものである。なお、ＮＯ2 の
吸収波長として４４７．９ｎｍを選択した。
一実施例のブロック線図である。この実施例は一例とし
てＮＯ2 の濃度を測定するものである。なお、ＮＯ2 の
吸収波長として４４７．９ｎｍを選択した。
【００１１】図において破線で囲んだ部分が、測定対象
気体であるＮＯ2 の吸収波長である４４７．９ｎｍのレ
ーザ光と非吸収波長である４４６．５ｎｍのレーザ光と
を発生するレーザ光発生光学系１である。このレーザ光
発生光学系１は、ＹＡＧレーザ１０と、入力レーザ光の
波長を、 １／２にして出力する第２高調波発生用の非線形光学素
子（たとえばＫＤ* Ｐ）１１と、チタンサファイアレー
ザ１２と、もうひとつのＹＡＧレーザ１３と、ＹＡＧレ
ーザ１３からのレーザ光を反射するミラー１４と、チタ
ンサファイアレーザ１２からのレーザ光とミラー１４で
反射したＹＡＧレーザ１３からのレーザ光とを同一光路
に光軸合わせするダイクロイックミラー１５と、入力レ
ーザ光の波長を、 の関係によって新たな波長を得る非線形光学素子（たと
えばＫＤＰ）１６と、必要な波長のレーザ光のみを取り
出すペランブロッカプリズム１７と、その出力レーザ光
を反射するミラー１８とにより構成されており、２つの
ＹＡＧレーザ１０と１３の同期をとるための信号を発生
するパルスジェネレータ１９が設けられている。
気体であるＮＯ2 の吸収波長である４４７．９ｎｍのレ
ーザ光と非吸収波長である４４６．５ｎｍのレーザ光と
を発生するレーザ光発生光学系１である。このレーザ光
発生光学系１は、ＹＡＧレーザ１０と、入力レーザ光の
波長を、 １／２にして出力する第２高調波発生用の非線形光学素
子（たとえばＫＤ* Ｐ）１１と、チタンサファイアレー
ザ１２と、もうひとつのＹＡＧレーザ１３と、ＹＡＧレ
ーザ１３からのレーザ光を反射するミラー１４と、チタ
ンサファイアレーザ１２からのレーザ光とミラー１４で
反射したＹＡＧレーザ１３からのレーザ光とを同一光路
に光軸合わせするダイクロイックミラー１５と、入力レ
ーザ光の波長を、 の関係によって新たな波長を得る非線形光学素子（たと
えばＫＤＰ）１６と、必要な波長のレーザ光のみを取り
出すペランブロッカプリズム１７と、その出力レーザ光
を反射するミラー１８とにより構成されており、２つの
ＹＡＧレーザ１０と１３の同期をとるための信号を発生
するパルスジェネレータ１９が設けられている。
【００１２】一方、測定対象気体であるＮＯ2 によって
反射されたレーザ光を凹面鏡２１および２２で受光する
カセグレン型望遠鏡２と、絞り３を通ったレーザ光から
ＮＯ 2 の吸収波長である４４７．９ｎｍ付近の波長のみ
を通過させる干渉フィルタ４と、極めて弱いレーザ光出
力を光電変換し受光信号として出力する光電子増倍管５
と、微弱な受光信号を高い増幅率で増幅するプリアンプ
６と、増幅された受光信号の波形全体をＡ／Ｄ交換によ
り記録するトランジェントレコーダ７と、トランジェン
トレコーダ７のデータを処理して気体の濃度を演算する
パソコン８と、演算結果を表示するディスプレイ９とが
設けられている。
反射されたレーザ光を凹面鏡２１および２２で受光する
カセグレン型望遠鏡２と、絞り３を通ったレーザ光から
ＮＯ 2 の吸収波長である４４７．９ｎｍ付近の波長のみ
を通過させる干渉フィルタ４と、極めて弱いレーザ光出
力を光電変換し受光信号として出力する光電子増倍管５
と、微弱な受光信号を高い増幅率で増幅するプリアンプ
６と、増幅された受光信号の波形全体をＡ／Ｄ交換によ
り記録するトランジェントレコーダ７と、トランジェン
トレコーダ７のデータを処理して気体の濃度を演算する
パソコン８と、演算結果を表示するディスプレイ９とが
設けられている。
【００１３】レーザ光発生光学系１の非線形光学素子１
６の出力側には、この非線形光学素子１６から出力する
レーザ光を検出するホトダイオード２０が設けられてお
り、その出力信号はトランジェントレコーダ７にトリガ
ー信号として入力されるようになっている。
６の出力側には、この非線形光学素子１６から出力する
レーザ光を検出するホトダイオード２０が設けられてお
り、その出力信号はトランジェントレコーダ７にトリガ
ー信号として入力されるようになっている。
【００１４】次に本実施例によるＮＯ2 の濃度検出につ
いて説明する。
いて説明する。
【００１５】レーザ光発生光学系１のパルスジェネレー
タ１９によりＹＡＧレーザ１０および１３を同期して駆
動させる（たとえば１秒間に１０パルスの割合で）。Ｙ
ＡＧレーザ１０および１３からは１０６４ｎｍのレーザ
光が発生する。ＹＡＧレーザ１０から出力したレーザ光
は非線形光学素子１１（ＫＤ* Ｐ）により１／２波長の
５３２ｎｍのレーザ光に変換され、チタンサファイアレ
ーザ１２を駆動する。チタンサファイアレーザ１２では
内部共振器の回折格子の角度をレーザパルス１発ごとに
切り替えて発生するレーザ光の波長を７７３．５ｎｍと
７６９．４ｎｍに交互に切り替える。この２つの波長
は、それぞれＮＯ2 に吸収される波長と吸収されない波
長として選ばれている。
タ１９によりＹＡＧレーザ１０および１３を同期して駆
動させる（たとえば１秒間に１０パルスの割合で）。Ｙ
ＡＧレーザ１０および１３からは１０６４ｎｍのレーザ
光が発生する。ＹＡＧレーザ１０から出力したレーザ光
は非線形光学素子１１（ＫＤ* Ｐ）により１／２波長の
５３２ｎｍのレーザ光に変換され、チタンサファイアレ
ーザ１２を駆動する。チタンサファイアレーザ１２では
内部共振器の回折格子の角度をレーザパルス１発ごとに
切り替えて発生するレーザ光の波長を７７３．５ｎｍと
７６９．４ｎｍに交互に切り替える。この２つの波長
は、それぞれＮＯ2 に吸収される波長と吸収されない波
長として選ばれている。
【００１６】ＹＡＧレーザ１３から出力する波長１０６
４ｎｍのレーザ光はミラー１４により反射され、ダイク
ロイックミラー１５により、チタンサファイアレーザ１
２から出力する上記２波長のレーザ光と光軸合わせされ
てもうひとつの非線形光学素子１６（ＫＤＰ）に送られ
る。非線形光学素子１６は、チタンサファイアレーザ１
２から出力する波長７７３．５ｎｍのレーザ光に対して
は４４７．９ｎｍに変換したレーザ光を、また波長７６
９．４ｎｍのレーザ光に対しては４４６．５ｎｍに変換
したレーザ光を交互に出力する。非線形光学素子１６か
らの出力には変換前の波長である７７３．５ｎｍもしく
は７６９．４ｎｍと１０６４ｎｍのレーザ光が含まれて
いるので、ペランブロッカプリズム１７を通すことによ
ってＮＯ2 の測定に必要な波長（４４７．９ｎｍおよび
４４６．５ｎｍ）のレーザ光だけを取り出し、ミラー１
８で反射させて前方の測定対象領域に向けて出射させ
る。
４ｎｍのレーザ光はミラー１４により反射され、ダイク
ロイックミラー１５により、チタンサファイアレーザ１
２から出力する上記２波長のレーザ光と光軸合わせされ
てもうひとつの非線形光学素子１６（ＫＤＰ）に送られ
る。非線形光学素子１６は、チタンサファイアレーザ１
２から出力する波長７７３．５ｎｍのレーザ光に対して
は４４７．９ｎｍに変換したレーザ光を、また波長７６
９．４ｎｍのレーザ光に対しては４４６．５ｎｍに変換
したレーザ光を交互に出力する。非線形光学素子１６か
らの出力には変換前の波長である７７３．５ｎｍもしく
は７６９．４ｎｍと１０６４ｎｍのレーザ光が含まれて
いるので、ペランブロッカプリズム１７を通すことによ
ってＮＯ2 の測定に必要な波長（４４７．９ｎｍおよび
４４６．５ｎｍ）のレーザ光だけを取り出し、ミラー１
８で反射させて前方の測定対象領域に向けて出射させ
る。
【００１７】測定対象領域からの散乱レーザ光はカセグ
レン型望遠鏡２で受光され、凹面鏡２１および２２で反
射されて絞り３を通して干渉フィルタ４でＮＯ2 の吸収
波長である４４７．９ｎｍ付近の波長だけを透過させ
る。干渉フィルタ４を通過した光は光電子増倍管５によ
って光電変換され、プリアンプ６により増幅されてトラ
ンジェントレコーダ７に入力される。トランジェントレ
コーダ７には、ホトダイオード２０からの出力信号をト
リガー信号としてＡ／Ｄ変換を行ない、レーザ光発生光
学系１から出射される１つのレーザ光パルスによる散乱
光対して図２に示すような波形が記録される。トランジ
ェントレコーダ７に記録されたデータはＧＰＩＢケーブ
ルを介してパソコン８に転送され、そこで次のような濃
度計算が行われる。
レン型望遠鏡２で受光され、凹面鏡２１および２２で反
射されて絞り３を通して干渉フィルタ４でＮＯ2 の吸収
波長である４４７．９ｎｍ付近の波長だけを透過させ
る。干渉フィルタ４を通過した光は光電子増倍管５によ
って光電変換され、プリアンプ６により増幅されてトラ
ンジェントレコーダ７に入力される。トランジェントレ
コーダ７には、ホトダイオード２０からの出力信号をト
リガー信号としてＡ／Ｄ変換を行ない、レーザ光発生光
学系１から出射される１つのレーザ光パルスによる散乱
光対して図２に示すような波形が記録される。トランジ
ェントレコーダ７に記録されたデータはＧＰＩＢケーブ
ルを介してパソコン８に転送され、そこで次のような濃
度計算が行われる。
【００１８】ＮＯ2 によりレーザ光が吸収されたときの
散乱光データ（波長が４４７．９ｎｍのレーザ光）と吸
収されないときの散乱光データ（波長が４４６．５ｎｍ
のレーザ光）との比を細かな多数の経過時間についてと
り、それを距離で微分することにより濃度が得られる。
この場合、距離は、レーザ光が光の速度で大気中を伝播
することから経過時間に基づいて容易に算出できる。
散乱光データ（波長が４４７．９ｎｍのレーザ光）と吸
収されないときの散乱光データ（波長が４４６．５ｎｍ
のレーザ光）との比を細かな多数の経過時間についてと
り、それを距離で微分することにより濃度が得られる。
この場合、距離は、レーザ光が光の速度で大気中を伝播
することから経過時間に基づいて容易に算出できる。
【００１９】上記実施例ではＮＯ2 の濃度測定に必要な
波長である４４７．９ｎｍ（吸収波長）および４４６．
５ｎｍ（非吸収波長）のレーザ光を発生させたが、図３
に示す次の実施例はＳＯ2 の濃度測定に必要な波長であ
る３００．０５ｎｍ（吸収波長）および２９９．３０ｎ
ｍ（非吸収波長）のレーザ光を発生させるものである。
この実施例においても、ＳＯ2 からの散乱レーザ光を受
光して濃度を演算する系は図１に示した実施例と同じで
あるので省略し、異なるレーザ光発生光学系についてだ
け図３に示す。
波長である４４７．９ｎｍ（吸収波長）および４４６．
５ｎｍ（非吸収波長）のレーザ光を発生させたが、図３
に示す次の実施例はＳＯ2 の濃度測定に必要な波長であ
る３００．０５ｎｍ（吸収波長）および２９９．３０ｎ
ｍ（非吸収波長）のレーザ光を発生させるものである。
この実施例においても、ＳＯ2 からの散乱レーザ光を受
光して濃度を演算する系は図１に示した実施例と同じで
あるので省略し、異なるレーザ光発生光学系についてだ
け図３に示す。
【００２０】図中、図１と同じ参照数字は同じ構成部分
を示すものとする。
を示すものとする。
【００２１】この実施例のレーザ光発生光学系が図１の
実施例と異なる点は、チタンサファイアレーザ１２の出
力側にもう一つの非線形光学素子２４を配置したことで
ある。
実施例と異なる点は、チタンサファイアレーザ１２の出
力側にもう一つの非線形光学素子２４を配置したことで
ある。
【００２２】このような構成において、ＹＡＧレーザ１
０および１３を駆動し、チタンサファイアレーザ１２の
共振器の回折格子の角度を交互に切り替えて８３５．８
０ｎｍと８３２．８９ｎｍのレーザ光を発生させれば、
非線形光学素子２４からは４１７．９ｎｍと４１６．４
５ｎｍのレーザ光が交互に出力する。このレーザ光はダ
イクロイックミラー１５によりＹＡＧレーザ１３からの
１０６４ｎｍのレーザ光と光軸合わせされ、さらに別の
非線形光学素子１６により波長３００．０５ｎｍおよび
２９９．３０ｎｍのレーザ光に変換され、ペランブロッ
カプリズム１７により不要なレーザ光が除去されて出射
される。このレーザ光はＳＯ2 の濃度測定に有用であ
る。
０および１３を駆動し、チタンサファイアレーザ１２の
共振器の回折格子の角度を交互に切り替えて８３５．８
０ｎｍと８３２．８９ｎｍのレーザ光を発生させれば、
非線形光学素子２４からは４１７．９ｎｍと４１６．４
５ｎｍのレーザ光が交互に出力する。このレーザ光はダ
イクロイックミラー１５によりＹＡＧレーザ１３からの
１０６４ｎｍのレーザ光と光軸合わせされ、さらに別の
非線形光学素子１６により波長３００．０５ｎｍおよび
２９９．３０ｎｍのレーザ光に変換され、ペランブロッ
カプリズム１７により不要なレーザ光が除去されて出射
される。このレーザ光はＳＯ2 の濃度測定に有用であ
る。
【００２３】この実施例と同じレーザ光発生光学系を用
い、チタンサファイアレーザ１２の発振波長を８０６．
０ｎｍ（吸収波長）および８１２．５ｎｍ（非吸収波
長）に切り替えれば、Ｏ3 （オゾン）の濃度測定に有用
な２つの波長２９２．３ｎｍ（吸収波長）および２９
４．０ｎｍ（非吸収波長）のレーザ光を発生させること
ができる。
い、チタンサファイアレーザ１２の発振波長を８０６．
０ｎｍ（吸収波長）および８１２．５ｎｍ（非吸収波
長）に切り替えれば、Ｏ3 （オゾン）の濃度測定に有用
な２つの波長２９２．３ｎｍ（吸収波長）および２９
４．０ｎｍ（非吸収波長）のレーザ光を発生させること
ができる。
【００２４】図４は本発明による気体の濃度測定装置の
さらに他の実施例のレーザ光発生光学系を示す。
さらに他の実施例のレーザ光発生光学系を示す。
【００２５】図中、図１と同じ参照数字は同じ構成部分
を示すものとする。
を示すものとする。
【００２６】この実施例のレーザ光発生光学系が図１の
実施例と異なる点は、非線形光学素子１６の出力側にも
う１つの第２高調波発生用の非線形光学素子２５（ＢＢ
Ｏ）を配置したことである。
実施例と異なる点は、非線形光学素子１６の出力側にも
う１つの第２高調波発生用の非線形光学素子２５（ＢＢ
Ｏ）を配置したことである。
【００２７】このような構成にすれば、チタンサファイ
アレーザ１２の発振波長を７００ｎｍから９００ｎｍの
間で選ぶことによって２１０ｎｍから２４５ｎｍの間の
任意の波長のレーザ光を発生させることができる。この
レーザ光はＮＯ（一酸化窒素）の濃度検出に有用であ
る。
アレーザ１２の発振波長を７００ｎｍから９００ｎｍの
間で選ぶことによって２１０ｎｍから２４５ｎｍの間の
任意の波長のレーザ光を発生させることができる。この
レーザ光はＮＯ（一酸化窒素）の濃度検出に有用であ
る。
【００２８】図５は本発明による気体の濃度測定装置の
さらに他の実施例のレーザ光発生光学系を示す。
さらに他の実施例のレーザ光発生光学系を示す。
【００２９】図中、図１と同じ参照数字は同じ構成部分
を示すものとする。
を示すものとする。
【００３０】この実施例のレーザ光発生光学系が図１の
実施例と異なる点は、チタンサファイアレーザ１２の出
力側にもう１つの非線形光学素子２６（ＫＤＰ）を配置
するとともに、ＹＡＧレーザ１３の出力側にも非線形光
学素子２７（ＫＤ* Ｐ）を配置したことである。
実施例と異なる点は、チタンサファイアレーザ１２の出
力側にもう１つの非線形光学素子２６（ＫＤＰ）を配置
するとともに、ＹＡＧレーザ１３の出力側にも非線形光
学素子２７（ＫＤ* Ｐ）を配置したことである。
【００３１】このような構成にすれば、チタンサファイ
アレーザ１２の発振波長を７００ｎｍから９００ｎｍの
間で選ぶことによって図４の実施例と同様に２１０ｎｍ
から２４５ｎｍの間の任意の波長のレーザ光を発生させ
ることができる。
アレーザ１２の発振波長を７００ｎｍから９００ｎｍの
間で選ぶことによって図４の実施例と同様に２１０ｎｍ
から２４５ｎｍの間の任意の波長のレーザ光を発生させ
ることができる。
【００３２】図６は本発明による気体の濃度測定装置の
さらに他の実施例のレーザ光発生光学系を示す。図中、
図１と同じ参照数字は同じ構成部分を示すものとする。
さらに他の実施例のレーザ光発生光学系を示す。図中、
図１と同じ参照数字は同じ構成部分を示すものとする。
【００３３】この実施例のレーザ光発生光学系が図１の
実施例と異なる点は、チタンサファイヤレーザ１３の出
力側に非線形光学素子２８（ＫＤ* Ｐ）を配置したこと
である。
実施例と異なる点は、チタンサファイヤレーザ１３の出
力側に非線形光学素子２８（ＫＤ* Ｐ）を配置したこと
である。
【００３４】このような構成にすれば、チタンサファイ
ヤレーザ１２の発振波長を７３１．５ｎｍと８６９．１
ｎｍとの間で切り替えることによって３０８ｎｍ（吸収
波長）と３３０ｎｍ（非吸収波長）のレーザ光を交互に
発生することができ、それによって３０２ｎｍから３３
４ｎｍの間の任意の波長のレーザ光を発生させることが
できる。このレーザ光はＯ3 （オゾン）の濃度測定に利
用することができる。
ヤレーザ１２の発振波長を７３１．５ｎｍと８６９．１
ｎｍとの間で切り替えることによって３０８ｎｍ（吸収
波長）と３３０ｎｍ（非吸収波長）のレーザ光を交互に
発生することができ、それによって３０２ｎｍから３３
４ｎｍの間の任意の波長のレーザ光を発生させることが
できる。このレーザ光はＯ3 （オゾン）の濃度測定に利
用することができる。
【００３５】図７は上で説明したいくつかの実施例のレ
ーザ光発生光学系により発生可能なレーザ光の波長領域
とそれが濃度測定に適用可能な気体の種類を示す。
ーザ光発生光学系により発生可能なレーザ光の波長領域
とそれが濃度測定に適用可能な気体の種類を示す。
【００３６】上記実施例では固体レーザとしてＹＡＧレ
ーザを用い、波長可変固体レーザとしてチタンサファイ
アレーザを用いたが、本発明はこれらのレーザに限らず
他のレーザを用いても実現できることはもちろんであ
る。
ーザを用い、波長可変固体レーザとしてチタンサファイ
アレーザを用いたが、本発明はこれらのレーザに限らず
他のレーザを用いても実現できることはもちろんであ
る。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
経時変化を受けにくく、無害でかつ扱い易い固体レーザ
を用いて気体の濃度測定に必要な波長のレーザ光を簡単
に発生させることができる。そのために測定の準備が簡
単で時間もかからず、色素レーザのように交換の必要が
なく、メンテナンス性にも優れている。またポンプやタ
ンクが不要であるので装置や設備にスペースを取らな
い。さらに固体レーザと非線形光学素子との光学配置を
考慮すれば、１種類の気体の濃度測定に必要な設備にわ
ずかな光学系を付加するだけで簡単な切り替え操作によ
り異なる２種類以上の気体の濃度を測定することもでき
る。
経時変化を受けにくく、無害でかつ扱い易い固体レーザ
を用いて気体の濃度測定に必要な波長のレーザ光を簡単
に発生させることができる。そのために測定の準備が簡
単で時間もかからず、色素レーザのように交換の必要が
なく、メンテナンス性にも優れている。またポンプやタ
ンクが不要であるので装置や設備にスペースを取らな
い。さらに固体レーザと非線形光学素子との光学配置を
考慮すれば、１種類の気体の濃度測定に必要な設備にわ
ずかな光学系を付加するだけで簡単な切り替え操作によ
り異なる２種類以上の気体の濃度を測定することもでき
る。
【図１】本発明による気体の濃度測定装置の一実施例の
ブロック図である。
ブロック図である。
【図２】図１に示した実施例において受光される反射レ
ーザ光の波形を示す。
ーザ光の波形を示す。
【図３】本発明による気体の濃度測定装置の他の実施例
のレーザ光発生光学系のブロック図である。
のレーザ光発生光学系のブロック図である。
【図４】本発明による気体の濃度測定装置のさらに他の
実施例のレーザ光発生光学系のブロック図である。
実施例のレーザ光発生光学系のブロック図である。
【図５】本発明による気体の濃度測定装置のさらに他の
実施例のレーザ光発生光学系のブロック図である。
実施例のレーザ光発生光学系のブロック図である。
【図６】本発明による気体の濃度測定装置のさらに他の
実施例のレーザ光発生光学系のブロック図である。
実施例のレーザ光発生光学系のブロック図である。
【図７】本発明の実施例のレーザ光発生光学系により発
生されるレーザ光の波長領域を示す。
生されるレーザ光の波長領域を示す。
１ レーザ光発生光学系 ２ カセグレン型望遠鏡 ３ 絞り ４ 干渉フィルタ ５ 光電子増倍管 ６ プリアンプ ７ トランジェントレコーダ ８ パソコン ９ ディスプレイ １０、１３ ＹＡＧレーザ １１、１６、２４、２５、２６、２７、２８ 非線形光
学素子 １２ チタンサファイアレーザ １４、１８ ミラー １５ ダイクロイックミラー １７ ペランブロッカプリズム １９ パルスジェネレータ ２０ ホトダイオード
学素子 １２ チタンサファイアレーザ １４、１８ ミラー １５ ダイクロイックミラー １７ ペランブロッカプリズム １９ パルスジェネレータ ２０ ホトダイオード
Claims (4)
- 【請求項１】 第１の固体レーザと第１の非線形光学素
子と波長可変固体レーザとを光軸を合わせてこの順序で
配置し、第２の固体レーザから出力するレーザ光と前記
波長可変固体レーザから出力するレーザ光とをダイクロ
イックミラーにより光軸合わせした後、第２の非線形光
学素子を通して所望波長のレーザ光として出力するレー
ザ光発生光学系と、 測定対象気体方向からの散乱レーザ光を受光する受光手
段と、 該受光手段により受光した散乱レーザ光を光電変換する
光電変換手段と、 該光電変換手段からの光信号データを記録する記録手段
と、 該記録手段に記録された受光信号データに基づいて測定
対象気体の濃度を演算する演算手段とを有することを特
徴とする気体の濃度測定装置。 - 【請求項２】 前記波長可変固体レーザの出力側に第３
の非線形光学素子が配置された請求項１に記載の気体の
濃度測定装置。 - 【請求項３】 前記第２の非線形光学素子の出力側に第
３の非線形光学素子が配置された請求項１に記載の気体
の濃度測定装置。 - 【請求項４】 前記第２の固定レーザの出力側に第３の
非線形光学素子が配置された請求項１に記載の気体の濃
度測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30232793A JPH07128232A (ja) | 1993-11-08 | 1993-11-08 | 気体の濃度測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30232793A JPH07128232A (ja) | 1993-11-08 | 1993-11-08 | 気体の濃度測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07128232A true JPH07128232A (ja) | 1995-05-19 |
Family
ID=17907605
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30232793A Withdrawn JPH07128232A (ja) | 1993-11-08 | 1993-11-08 | 気体の濃度測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07128232A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001050894A (ja) * | 1999-08-16 | 2001-02-23 | Japan Atom Energy Res Inst | レーザー光により大気中の微量物質の濃度、距離等を遠隔かつオンラインで測定する方法 |
-
1993
- 1993-11-08 JP JP30232793A patent/JPH07128232A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001050894A (ja) * | 1999-08-16 | 2001-02-23 | Japan Atom Energy Res Inst | レーザー光により大気中の微量物質の濃度、距離等を遠隔かつオンラインで測定する方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20010130 |