PRACOWNIA LIDAROWA

 

Uniwersytet Warszawski   Wydział Fizyki   Instytut Fizyki Doświadczalnej   Zakład Optyki

 

ENGLISH VERSION

Działanie lidaru

W Zakładzie Optyki IFD UW aktualnie wykorzystywane są 2 lidary rozproszeniowe: Lidar 510 M, i lidar mikroimpulsowy (MML). W budowie jest lidar polaryzacyjny. Poniżej przedstawiono ich opisy.

Lidar 510 M

Lidar rozproszeniowy 510 M, pracuje jednocześnie na trzech długościach fali. Jego nadajnik optyczny składa się z impulsowego lasera Nd:YAG wraz z układami powielania częstości. Wytwarza on impulsy światła na trzech długościach fali (1064, 532, 355 nm). Energia impulsów świetlnych wynosi około 200 mJ, ich czass trwania około 10 ns, a częstość powtarzania - 10 Hz. W odbiorniku optycznym użyto teleskopu Newtona o średnicy zwierciadła 40 cm i ogniskowej 1200 mm. Światło zbierane przez teleskop jest rozdzielane w polichromatorze i rejestrowane w oddzielnych kanałach odpowiadających poszczególnym długościom fali. Sygnały z fotopowielaczy, zainstalowanych w każdym kanale, przetwarzane za pomocą 12 - bitowych przetworników analogowo-cyfrowych (o częstości próbkowania 50 Mhz), są wprowadzane do komputera. Sygnały uśrednia się zwykle po około 100 do 1000 strzałów lasera. Program sterujący pracą lidaru przy użyciu komputera napisano w środowisku LabView.

Dzięki zamontowaniu lidaru w samochodzie mercedes - benz MB 100 D układ jest mobilny. Peryskopowy układ dwóch zwierciadeł (umieszczonych na dachu samochodu) umożliwia badania w dowolnym kierunku w atmosferze

Lidar 510 w trakcie pomiarów w Norwegii (lipiec 2007)
fot. M. Posyniak

Schemat lidaru 510 M

Lidar MML 1.3

W ramach współpracy z ZFA IGF UW skonstruowano wlieloczęstościowy lidar mikroimpulsowy. W nadajniku optycznym MML 1.3 zastosowano laser Nd:YAG pompowany diodami. Laser ten wytwarza promieniowanie na trzech harmonicznych (1064, 532 i 355 nm). Energie impulsów wynoszą odpowiednio 8, 4 i 2 µJ, a ich połówkowy czas trwania – ok. 6 ns, przy częstości repetycji 2 kHz. Wiązki trzech harmonicznych wysyłane są w atmosferę współosiowo. W celu zapobieżenia rozbieżności dyfrakcyjnej na wyjściu nadajnika zastosowano teleskop zwierciadlany poszerzający wiązkę do średnicy ok. 1,5 cm. W odbiorniku optycznym użyto teleskop Cassegraina ze zwierciadłem o średnicy 150 mm. Światło zbierane przez teleskop jest rozdzielane spektralnie w polichromatorze zbudowanym z wykorzystaniem filtrów interferencyjnych. Sygnały lidarowe rejestrowane są przy pomocy fotopowielaczy i liczników fotonów. Sygnały uśredniane są przez około 2 minuty. Sposób zamocowania MML 1.3 pozwala na badanie atmosfery pod dowolnym kątem z półsfery, a zastosowane rozwiązania techniczne umożliwiają na prawie bezobsługową pracę urządzenia.

MML przygotowywany do pomiarów na r/v Ocenia (wrzesień 2009)
fot. M. Posyniak

Schemat lidaru MML

Lidar polaryzacyjny

W we wrześniu 2010 w autobusie pomiarowym dodatkowo zamontowano lidar polaryzacyjny.

Lidar ten wysyła w atmosferę impuls promieniowania laserowego, którego płaszczyzna polaryzacji jest precyzyjnie zdefiniowania. W przypadku pojedynczych rozproszeń światła na cząsteczkach powietrza lub sferycznych kroplach, płaszczyzna ta nie ulega zmianie. Jednak, gdy rozpraszanie zachodzi na cząstkach, których kształt odbiega od kulistego (kryształki lodu, pyły krystaliczne itp.), następuje zmiana polaryzacji echa w stosunku do wysłanego impulsu. Mierząc tą depolaryzacje można wykrywać obłoki złożone z cząstek stałych, a w szczególności rejestrować obecność pyłu pustynnego transportowanego Afryki i Bliskiego Wschodu lub pyłu wulkanicznego.

Lidar wykorzystywany w ZO IFD WF UW pracuje na długości fali 532 nm wykorzystując drugą harmoniczną lasera Nd:YAG zamontowanego w lidarze 510 M.


Schemat lidaru polaryzacyjnego

 

O nas

Nasz zespół

Nasze lidary

Tematyka badawcza

Nasze publikacje

Eksperymenty

WRNP 2010

COAST 2009

CUMULUS 2008

MACRON 2007

SAWA 2006

Współpraca

Dla studentów

Pracownia Fizyczna Ćwiczenie

MSOŚ Ćwiczenie

Proponowane tematy prac

Linki

Kontakt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

© Michał Posyniak 2010