RU1307995C - Method of intraresonator laser spectroscopy - Google Patents
Method of intraresonator laser spectroscopyInfo
- Publication number
- RU1307995C RU1307995C SU853838846A SU3838846A RU1307995C RU 1307995 C RU1307995 C RU 1307995C SU 853838846 A SU853838846 A SU 853838846A SU 3838846 A SU3838846 A SU 3838846A RU 1307995 C RU1307995 C RU 1307995C
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- laser
- radiation
- test substance
- spectrum
- absence
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к области квантовой электроники и спектроско ПИИ , а именно к внутрирезонаторной лазерной спектроскопии. Цель изобретени заключаетс в увеличении чувствительности к неселективному ослаблению. Исследуемое вещество помещают внутрь многомодового лазера и регистрируют спектр излучени в при- сутстврш и отсутствии исследуемого вещества. Из генерируемого лазером излучени внутри резонатора выдел ют часть, спектр которой имеет вид одной 1ШИ нескольких полос, спектральна ширина которьгх в дес ть и более раз меньше всей спектральной ширины излучени лазера, однородной ширины усилени активной среды этого же лазера , спектрального интервала между полосами. Выделенную ч сть излучегнтйа направл ют по собственному каналу, оставл ее внутрь резонатора лазера . При этом соблюдаетс условие, чтобы в отсутствии исследуемого de- . щества спектр излучени лазера был бесструктурным. Выцвлен гую часть излучени пропускают через исследуемое вещество и по величине провалов в спектре генерации лазера на частотах пропущенного через исслсэдуемое вещество излучени суд т о величине неселективного ослаблетш . 3 ил. с ю о S4The invention relates to the field of quantum electronics and FDI spectroscopy, namely to intracavity laser spectroscopy. An object of the invention is to increase sensitivity to non-selective attenuation. The test substance is placed inside a multimode laser and the emission spectrum is recorded in the presence and absence of the test substance. A part is emitted from the laser-generated radiation inside the resonator, the spectrum of which is in the form of one 1SHI of several bands, the spectral width of which is ten or more times less than the total spectral width of the laser radiation, the uniform amplification width of the active medium of the same laser, and the spectral interval between the bands. The emitted part of the radiation is directed through its own channel, leaving it inside the laser cavity. In this case, the condition is met that, in the absence of the test, de-. The laser emission spectrum was structureless. The concentrated part of the radiation is passed through the test substance, and the magnitude of the dips in the spectrum of the laser generation at the frequencies of the radiation transmitted through the test substance indicates the value of the non-selective attenuated. 3 ill. with about s4
Description
Чзобретсн е относитс к спектральному анализу веществ и может быть использонано при измерении спектров поглощени веществ в твердой, жидкой и газовой фазах дл определени содержани загр зн ющих веществ в исследуемых образцах, а также дл определени малого ослаблени средой .The invention relates specifically to the spectral analysis of substances and can be used to measure the absorption spectra of substances in the solid, liquid, and gas phases to determine the content of contaminants in the test samples, as well as to determine a slight attenuation by the medium.
Целью изобретени вл етс увеличение чувствительности внутрирезона- торной лазерной спектроскопии к неселективному ослаблению.The aim of the invention is to increase the sensitivity of intracavity laser spectroscopy to non-selective attenuation.
На фиг 1 изображена блок-схема установки, функционирующей по предлагаемому способу, на фиг. 2 и 3 - диаграммы сигналов, по сн ющие осу- . ществление способа.In Fig. 1, a block diagram of an installation operating according to the proposed method is shown; 2 and 3 are signal diagrams explaining osu. a method.
Установка содержит спектральный прибор 1, анализирующий спектр излучени лазера, выходное зеркало 2 резонатора лазера,активную среду 3 лазера, делительное зеркало 4, кювета 5 с исследуемым веществом, глухие зеркала 6 и 7 иуравнивающий фильтр 8.The apparatus contains a spectral device 1, which analyzes the laser radiation spectrum, an output mirror 2 of the laser resonator, an active medium 3 of the laser, a dividing mirror 4, a cuvette 5 with the test substance, blind mirrors 6 and 7, and an equalizing filter 8.
Исследуемое вещество, например . NjH, в жидкой фазе, имеющее поглощение в полосе 200 см- , пойещают в кювету 5, установленную в резонаторе многоходового лазера на неодим вом стекле с полной щириной полосы усилени X 500 ем- и однородной шириной л 35 см . Широкополосное изДл лазера на неодимовом стекле типичные значени параметров lo/pTo- , J5/P lO-, что дл Г/г -12лучение лазера внутри резонатора де- 35 приводит к значению А из (), равно-чTest substance, for example. NjH, in the liquid phase, having an absorption in the 200 cm band, is placed in a cell 5 mounted in a resonator of a multi-path neodymium-glass laser with a total width of the gain band of X 500 cm and a uniform width of 35 cm. Broadband from a neodymium-glass laser typical values of the parameters are lo / pTo-, J5 / P lO-, which for G / g -12 the laser radiation inside the de-35 resonator leads to the value A from (), equal to
литс на два канала делительным зеркалом , в качестве которого можно использовать зеркало со специальным образом , рассчитанным диэлектрическим покрытием, обеспечивающим пропускание в узком ( 3 см) спектральном диапазоне и отражение всего остального излучени . Ширина вьщеленного участка спектра в 12 раз меньше однородной щирины контура усилени и в 30-100 раз меныпе полной ширины спектра генерации , составл ющей дл разных уровней накачки 90-300 см.It is divided into two channels by a dividing mirror, which can be used as a mirror with a special image calculated by a dielectric coating, providing transmission in a narrow (3 cm) spectral range and reflection of the rest of the radiation. The width of the interspersed portion of the spectrum is 12 times smaller than the uniform width of the gain loop and 30-100 times smaller than the total width of the generation spectrum, which is 90-300 cm for different pump levels.
Обе части излучени (прошедша и отраженна ) остаютс в резонаторе, дл чего на пути каждой из них устанавливают зеркало перпендикул рно направлению распространени излучени . Фильтр 8 ослабл ет отраженное излучение точно так же, как пуста кювета прошедшее.Both parts of the radiation (transmitted and reflected) remain in the resonator, for which a mirror is installed in the path of each of them perpendicular to the direction of radiation propagation. Filter 8 attenuates reflected radiation in the same way that an empty cell has passed.
При отсутствии ослаблени (фиг.2) в исследуемом веществе вьщеленногоIn the absence of attenuation (figure 2) in the test substance is incrusted
излучени (эпюра 9) и излучени , генерируемое внутри резонатора (эпюра 10), совмеща сь, дают излучение с гладким спектральным распределением (эпюра 11). При наличии ослаблени (фиг. 3) происходит небольшое умень- щение интенсивности вьщеленного излучени .radiation (plot 9) and radiation generated inside the resonator (plot 10), when combined, produce radiation with a smooth spectral distribution (plot 11). In the presence of attenuation (Fig. 3), a slight decrease in the intensity of the injected radiation occurs.
Взаимодействие вьщеленного излучени с излучением, генерируемым внутри резонатора в активной среде лазера , приводит к усилению изменени спектральной картины и в спектре ре- зультирующего излучени по вл ютс резкие провалы, величина которых определ етс величиной неселективного эслаблени -исследуемого вещества.The interaction of the propagated radiation with the radiation generated inside the resonator in the active medium of the laser leads to an increase in the change in the spectral pattern and sharp dips appear in the spectrum of the resulting radiation, the magnitude of which is determined by the magnitude of the non-selective attenuation of the investigated substance.
Так как спектры отражени и пропускани дополн ют друг друга, то в отсутствии исследуемого вещества в кювете 5, в спектре генерации лазера не будет никакой структуры. Когда в кювету 5 помещают , то вследствие ослаблени излучени в нем в спектре генерации лазера имеет место провал на частоте излучени , пропущенного через вещество. Спектр регистрируют спектральным прибором 1 и по величине провала суд т о коэф- фициенте ослаблени исследуемого вещества .Since the reflection and transmission spectra are complementary, in the absence of the test substance in cell 5, there will be no structure in the laser generation spectrum. When the cuvette 5 is placed, due to the attenuation of the radiation in it in the laser generation spectrum, there is a dip at the frequency of the radiation transmitted through the substance. The spectrum is recorded with spectral instrument 1 and the magnitude of the dip indicates the attenuation coefficient of the test substance.
Дл лазера на неодимовом стекле типичные значени параметров lo/pTo- , J5/P lO-, что дл For a neodymium glass laser, typical values of the parameters are lo / pTo-, J5 / P lO-, which for
приводит к значению А из (), равноприводит к значению А из (), равно-чleads to the value of A from (), equals the value of A from (), equal to
J-Q способа. J-Q way.
му 1+2-10, т.е. в рассмотренном Примере чувствительность предлагаемого способа не хуже, чем чувствительность традиционного широкополосноJ-Q способа. mu 1 + 2-10, i.e. in the considered Example, the sensitivity of the proposed method is not worse than the sensitivity of the traditional broadband J-Q method.
Отношение пороговой чувствительности предлагаемого способа к известному определ етс величинойThe ratio of the threshold sensitivity of the proposed method to the known is determined by
соба. soba.
(-|)aexp(-2p,(- |) aexp (-2p,
()()
способа. way.
f, и I(j - мощность спонтанного шума, накачки и генерацииf, and I (j is the power of spontaneous noise, pumping, and generation
TO - величина потерь в резонаторе лазера, не св занных с исследуемым веществом;TO is the magnitude of the losses in the laser cavity not related to the test substance;
Г ширина однородногоG homogeneous width
контура усилени активной среды;gain circuit of the active medium;
- ширина пика F спектре излучение, про5 - peak width F of the emission spectrum, pro5
WW
пускаемого чере нс- слелуемое вешестно. Дл широкого класса лазеров (лазеры на рубине, неодимовом стекле, цетрах окраских кр сител х) 0- л разных уровней накачки. При Г/ j- 10, А « 1 + 510--1 «- 5-10 2% т.е. пороговые чувствительности практически совпадают.let through is done forever. For a wide class of lasers (lasers based on ruby, neodymium glass, color centers of crystals x), 0 l of different pump levels. With G / j- 10, A "1 + 510-1" - 5-10 2% i.e. threshold sensitivity almost coincide.
Вид выражени () таков, что при увеличении Г/ порогова чувствительность практически не мен етс и остаетс на уровне чувствительности широкополосной ВРЛС. Уменьшение Г/j- при- 15 водит к увеличению пороговой чувствительности , т.е. к ухудшению рабо- тоспособности предлагаемого способа. Так при Г/у 5 exp(-2://r/j-)-2-3-10генерации многомодопсм о лазера, помещени внутрь резонатора того лазера исследуемого вещестпл и срлпкс;- ни спектров излучени лаз.фа в отсутствии исследуемого вещества в резонаторе лазера и в присутстнми исследуемого вещества там тке отличающийс тем, что, с целью увеличени чувствительности к неселективному ослаблению, из генерируемого лазером излучени внутри резонатора выдел ют часть, спектр которой имеет вид одной или нескольких полос , спектральна пирина которых в дес ть и более раз меньше всей спектральной ширины излучени лазераj однородной пшрины усилени активной среды этого же лазера, спектрального интервала междУ полосам, вьщеленнуюThe form of expression () is such that with increasing G / threshold the sensitivity remains practically unchanged and remains at the sensitivity level of the broadband radar. A decrease in G / j- leads to an increase in threshold sensitivity, i.e. to the deterioration of the operability of the proposed method. So with G / y 5 exp (-2: // r / j-) -2-3-10 of the generation of multimodosms about the laser, placing the investigated material and cplps inside the cavity of that laser; - no laser radiation spectra in the absence of the studied substance in The laser resonator and in the presence of the test substance there is characterized in that, in order to increase the sensitivity to non-selective attenuation, a part is emitted from the laser radiation inside the resonator, the spectrum of which has the form of one or several bands, whose spectral pyrine is ten or more times least spec the width of the laser radiation j of the uniform width of the amplification of the active medium of the same laser, the spectral interval between the bands,
и А 2-3-Ю - + 2-10, т.е. при не-20 часть излучени направл ют по собст- которых значени х параметров f, Р к венному каналу, оставл ее внутри LO чувствительность уже более чем в резонатора лазера и соблюда при этом 10 раз отличаетс от чувствительности широкополосной BPJTC. Уменьшениеand A 2-3-U - + 2-10, i.e. at non-20, part of the radiation is directed along its own values of the parameters f, P to the venous channel, leaving it inside the LO sensitivity already more than in the laser cavity and observing at the same time 10 times different from the sensitivity of the broadband BPJTC. Decrease
2525
Г/ ведет к еще большему ухудшению чувствительности.G / leads to a further deterioration in sensitivity.
Проведенные оценки показывают, что отношение Г/г должно быть более дес ти. 4)ормула изобретени Estimates show that the G / g ratio should be more than ten. 4) the claims
Способ внутрирезонаторной лазерной спектроскопии путем возбуждени The method of intracavity laser spectroscopy by excitation
30thirty
условие, чтобы в отсутствие исследуемого вещества спектр излучени лазера был бесструктурньм, вьщеленную часть излучени пропускают через исследуемое веществе и по величине провалов в спектре генерадт-си лазера на частотах пропущенного через ; сследуемое вещество пзл т 1еки суд т о величине неселективного ослаблени .the condition that, in the absence of the test substance, the laser emission spectrum be structureless, an integral part of the radiation is passed through the test substance and by the magnitude of the dips in the spectrum of the generator laser at frequencies transmitted through; The substance under investigation is evaluated for the amount of non-selective attenuation.
часть излучени направл ют по собст- венному каналу, оставл ее внутри резонатора лазера и соблюда при этом part of the radiation is directed through its own channel, leaving it inside the laser cavity and observing
условие, чтобы в отсутствие исследуемого вещества спектр излучени лазера был бесструктурньм, вьщеленную часть излучени пропускают через исследуемое веществе и по величине провалов в спектре генерадт-си лазера на частотах пропущенного через ; сследуемое вещество пзл т 1еки суд т о величине неселективного ослаблени .the condition that, in the absence of the test substance, the laser emission spectrum be structureless, an integral part of the radiation is passed through the test substance and by the magnitude of the dips in the spectrum of the generator laser at frequencies transmitted through; The substance under investigation is evaluated for the amount of non-selective attenuation.
-1-1
ffff
гз;gz;
Составитель Б.Широков Редактор Т.Гор чева Техред М.Ходанич Корректор М.ПожоCompiled by B. Shirokov Editor T. Gor Cheva Tehred M. Khodanich Corrector M. Pozho
Заказ 1958 ; ТиражПодписноеOrder 1958; Circulation
ВНИИПИ Государственного комитета СССРVNIIIPI of the State Committee of the USSR
по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска наб. д. 4/5for matters of inventions and discoveries 113035, Moscow, Zh-35, Rauska embankment. d. 4/5
Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, ул. Проектн , АProduction and printing company, Uzhgorod, st. Project A
« "
441441
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU853838846A RU1307995C (en) | 1985-01-04 | 1985-01-04 | Method of intraresonator laser spectroscopy |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU853838846A RU1307995C (en) | 1985-01-04 | 1985-01-04 | Method of intraresonator laser spectroscopy |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU1307995C true RU1307995C (en) | 1993-03-15 |
Family
ID=21156730
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU853838846A RU1307995C (en) | 1985-01-04 | 1985-01-04 | Method of intraresonator laser spectroscopy |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU1307995C (en) |
-
1985
- 1985-01-04 RU SU853838846A patent/RU1307995C/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Авторское свидетельство СССР № 788923, кл. G 01 J 3/42, 1978., Беликова Т.П., Свириденков З.А., Сучков А.Ф. и др. Обнаружение слабых линий поглощени с помощью ОКГ на стекле с неодимом. - ЖЭТФ, 1972, т. .62, № 6, с. 2060-2065. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Sahar et al. | Excited singlet-state absorption in dyes and their effect on dye lasers | |
Hillman et al. | Observation of a spectral hole due to population oscillations in a homogeneously broadened optical absorption line | |
KR100328291B1 (en) | Fiber-optic light source with active amplifier-specific gain and variable output spectrum | |
US20050206903A1 (en) | Wavelength control for cavity ringdown spectrometer | |
Liu et al. | Understanding the formation of the SRS Stokes spectrum in fused silica fibers | |
US6480318B2 (en) | Optical amplifier evaluation method and optical amplifier evaluation instrument | |
Timmermann et al. | Doppler-free two-photon excitation of nitric oxide with frequency-stabilized cw dye laser radiation | |
Hill III et al. | Sensitive intracavity absorption at reduced pressures | |
RO106458B1 (en) | Method and device for spectroscopic determination of gases quantities from gases mixtures | |
RU1307995C (en) | Method of intraresonator laser spectroscopy | |
Taylor | Intensity noise and spontaneous emission coupling in superluminescent light sources | |
Wu et al. | Efficient reduction of fringe noise in trace gas detection with diode laser multipass absorption spectroscopy | |
Kuo et al. | Linewidth reduction of 1.5‐μm grating loaded external cavity semiconductor laser by geometric reconfiguration | |
Omenetto et al. | Some considerations on the saturation parameter for 2-and 3-level systems in laser excited fluorescence | |
Sabert et al. | Spatial hole burning in Nd3+‐fiber lasers suppressed by push‐pull phase modulation | |
Harris | Laser intracavity-enhanced spectroscopy | |
Kuppens et al. | Incomplete inversion and double-valued fundamental linewidth of infrared HeNe and HeXe lasers | |
Baldwin et al. | High resolution infrared spectra of ethylene clusters | |
King et al. | Kinettc observations on the E region states of iodine excited by two-photon spectroscopy | |
CA1216053A (en) | Submillimeter wave frequency shifter | |
Zubarev et al. | Analysis of conditions for stimulated Raman scattering of multimode pump radiation in dispersive media | |
Atherton et al. | Fiber optic intra-cavity spectroscopy: combined ring-down and ICLAS architectures using fiber lasers | |
Muminovich et al. | OPTICAL HUMIDITY SENSOR WITH DIFFERENTIAL REGISTRATION | |
Bessonov et al. | Investigation of low-frequency power fluctuations of AlGaAs injection lasers | |
Davis et al. | Collisional broadening coefficients for oxygen and water absorption lines used in COIL diagnostics |