Лазерное зондирование атмосферы с использованием молекулярного поглощения тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.05, доктор физико-математических наук Романовский, Олег Анатольевич

• Романовский, Олег Анатольевич
• доктор физико-математических наук
• 2012

Оглавление диссертации доктор физико-математических наук Романовский, Олег Анатольевич

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

ГЛАВА

ЛИДАРНЫЕ СПЕКТРОСКОПИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ЗОНДИРОВАНИЯ АТМОСФЕРЫ

1.1. Основные спектроскопические эффекты взаимодействия оптического излучения, применяемые в лидарном зондировании

1.2. Лидарный метод дифференциального поглощения

1.2.1. Физические основы и математический формализм лидарного метода дифференциального поглощения

1.2.2. Анализ применения источников лазерного излучения для газоанализа атмосферы по методу дифференциального поглощения

1.2.3. Критерии потенциальных возможностей лидарного зондирования

малых газовых составляющих атмосферы по МДП и характеристики условий численного моделирования

1.3. Физические основы лидарного зондирования метеорологических параметров атмосферы методом дифференциального поглощения

1.4. Лидарное зондирования газового состава атмосферы

с помощью DIAL и DOAS

1.5 Краткие выводы по 1 главе

ГЛАВА

ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К ХАРАКТЕРИСТИКАМ ЛИДАРОВ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО ПОГЛОЩЕНИЯ

2.1. Анализ систематических ошибок лидарного метода

дифференциального поглощения

2.1.1. Влияние вариаций метеопараметров атмосферы на точность априорного расчета коэффициента поглощения

2.1.2. Учет сдвига центров линий поглощения атмосферных газов давлением воздуха

2.1.3. Другие источники ошибок априорного расчета эффективного

коэффициента поглощения

2.2. Методика поиска информативных длин волн для зондирования газовых составляющих атмосферы

2.2.1. Критерии отбора линий поглощения

2.2.2. Алгоритм расчета пропускания атмосферы

2.2.3. Общая схема работы автоматизированной системы поиска

2.2.4. Пример работы системы поиска информативных длин волн

2.3. Результаты поиска информативных длин волн для зондирования газовых составляющих атмосферы

2.3.1. Информативные микроокна прозрачности для зондирования газовых компонент в диапазоне спектра 4.5 - 5.5 мкм

2.3.2. Результаты поиска в области нетрадиционных полос

излучения С02 лазера

2.3.3. Результаты поиска в области суммарных и разностных частот Излучения СО и С02 лазеров

2.4. Экспериментальная проверка результативности работы

методики поиска

2.4.1. Трассовый газоанализатор на основе СО и С02 лазеров с преобразователями частоты излучения

2.4.2. Результаты измерений фоновых концентраций малых газовых компонент в горной местности

2.4.3. Измерения газового состава атмосферы на преобразованных чстотах излучения в пригородной и загрязненной зонах промышленного центра

2.5 Краткие выводы но 2 главе

ГЛАВА

ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЛИДАРНОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ГАЗОВЫХ СОСТАВЛЯЮЩИХ И МЕТЕОПАРАМЕТРОВ АТМОСФЕРЫ МЕТОДОМ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО ПОГЛОЩЕНИЯ

3.1. Возможности лидарного зондирования водяного пара и угарного

газа в средней ИК области спектра

3.2. Численное моделирование зондирования стратосферных и тропосферных профилей влажности в области спектра 3 мкм

3.3. Возможности определения выбросов окислов азота при бортовом базировании лидара

3.4. Применение вертолетного лидара на основе TEA СО2 лазера для обнаружения утечек метана и аммиака

3.5. Использование DF лазера в лидаре бортового базирования для Обнаружения аэрозольных и газовых выбросов

3.6. Результаты численного моделирования возможности обнаружения аномальных концентраций СН4 и С^в в приземном слое атмосферы спутниковым лидаром

3.7 Краткие выводы по 3 главе

ГЛАВА

ЛИДАРНЫЕ МЕТОДЫ ЗОНДИРОВАНИЯ МЕТЕОПАРАМЕТРОВ

АТМОСФЕРЫ И ИХ АППАРАТУРНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ

4.1. Метеорологический лидар МЕЛ - 01

4.2. Численное моделирование лидарного зондирования метеопараметров атмосферы в области спектра 2 мкм

4.3. Применение лазера на парах стронция для решения задач лидарного зондирования газового состава и метеопараметров атмосферы

4.3.1. Исследование режимов работы Sr лазера в полосах излучения

в области спектра 1 и 3 мкм

4.3.2. Отпаянный лазер на парах стронция

4.3.3. Выбор длин волн зондирования газовых компонент атмосферы

4.3.4. Исследование поглощения парами воды излучения лазера

на парах стронция

4.4. Краткие выводы по 4 главе

ГЛАВА 5.

ЛАЗЕРНОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ АТМОСФЕРНЫХ ГАЗОВ С ПОМОЩЬЮ ШИРОКО ДИАПАЗОННЫХ ИСТОЧНИКОВ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

5.1. Возможности преобразования частоты излучения фемтосекундных лазеров

5.2. Возможности применения преобразователей частоты излучения фемтосекундных лазерных импульсов в широкополосном лидарном зондировании атмосферы

5.3. Газоанализ атмосферы с помощью СО2 лазеров с различной шириной линии лазерного излучения

5.4. Широкодиапазонный СО - лазер в задачах лазерного зондирования

малых газовых составляющих атмосферы

5.4.1. Компактный щелевой СО - лазер

5.4.2. Результаты поиска информативных длин волн зондирования

5.4.3. Численное моделирование лидарного зондирования МГС атмосферы

5.4.4. Измерения сечений поглощения метана обертонным СО лазером

на выбранных линиях поглощения

5.5. Краткие выводы по 5 главе 214 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 216 ЛИТЕРАТУРА

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Лазерное зондирование атмосферы с использованием молекулярного поглощения»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. В настоящее время в научных исследованиях прослеживается ярко выраженная тенденция интеграции знаний из различных областей науки, биологии и физики в частности. Применение лидарных спектроскопических методов зондирования для решения проблемы контроля состояния окружающей среды дает ряд несомненных преимуществ в получении бесконтактным способом необходимых данных для изучения газового состава и физических параметров атмосферы.

Малые газовые составляющие атмосферы (МГС), к числу которых относятся водяной пар, углекислый газ, озон, окислы азота и серы, угарный газ и целый ряд других, являются оптически активными компонентами атмосферы и оказывают существенное воздействие на протекание таких процессов, как погодообразование, загрязнение воздушного бассейна индустриальными выбросами, трансформация солнечного излучения, распространение оптических волн. В связи с этим возникает проблема разработки соответствующих приборов и методов анализа газового состава атмосферы, при этом наиболее интенсивно в последнее время развиваются дистанционные методы, которые, в отличие от стандартных контактных методов газоанализа, обеспечивают возможность получения данных с высокой оперативностью и в значительных пространственных масштабах.

Указанным требованиям в наибольшей степени удовлетворяют лазерные методы исследования газового состава атмосферы, основанные на использовании таких спектроскопических эффектов взаимодействия лазерного излучения с атмосферой, как резонансное поглощение, комбинационное рассеяние и флуоресценция.

Максимальным сечением взаимодействия из перечисленных явлений обладает резонансное поглощение лазерного излучения атмосферными газами, что и определяет высокую чувствительность метода зондирования, использующего это явление.

Метод дифференциального поглощения был предложен Счетлэндом в 1964 г. [1]. Суть метода заключается в том, что информация о концентрациях исследуемого газа вдоль трассы зондирования извлекается из сравнения

регистрируемых лазерных эхо-сигналов в узком участке спектра на двух длинах волн, одна из которых находится в линии (или полосе) поглощения исследуемой газовой компоненты, а вторая расположена в области либо слабого, либо полного отсутствия поглощения. При этом длины волн зондирования должны находиться достаточно близко друг к другу, чтобы спектральными вариациями рассеивающих свойств атмосферы можно было пренебречь.

Первые измерения вертикальных профилей влажности по методу дифференциального поглощения (МДП) были осуществлены Счетлэндом с использованием селективных линий поглощения водяного пара в области генерации рубинового лазера, при этом с помощью температурной перестройки длина волны рубинового лазера настраивалась на центр линии поглощения водяного пара 694.38 нм [1]. Профили влажности в работе [2] были измерены до высоты около 4 км. Дальнейшее совершенствование лидарных систем на основе рубинового лазера и применение высокоэффективных алгоритмов обработки лидарных сигналов позволило поднять потолок зондирования профилей влажности до 17 км [3].

В инфракрасной области спектра проводились измерения профилей газовых компонент атмосферы на горизонтальных трассах в области генерации СО2 лазера [4]. Существенно повышает возможности лидара использование когерентного приема лидарного сигнала [5], но подобные лидары являются в настоящее время уникальными. Измерялись также профили концентрации двуокиси азота [6, 7], двуокиси серы [8], озона [9, 10], закиси азота [11, 12], а также хлороводорода и метана [12].

Таким образом, в настоящее время лазерное зондирование МГС по МДП принципиально реализовано [13], однако, из-за технической сложности лидаров измерения проводились только периодически. В связи с этим ставится задача повышения эффективности и информативности каждого измерения, решение которой возможно путем анализа методических аспектов зондирования газового состава атмосферы.

Разработка эффективных параметрических преобразователей частоты на основе нелинейных кристаллов, позволяющих путем генерации гармоник, суммарных и разностных частот излучения ИК молекулярных лазеров перекрыть

спектральный диапазон от 2 до 18 мкм [14], являющийся наиболее информативным с точки зрения лазерного газоанализа по МДП, ставит проблему поиска линий поглощения, оптимальных для лазерного зондирования МГС. Такой поиск проводился, например, в [15], но без привязки к конкретным лазерным источникам. Результаты трассовых измерений концентраций МГС атмосферы приведены в ряде работ [16 - 30], в том числе с применением преобразователей частоты [25 - 28], однако, в упомянутых работах одновременно проводились измерения обычно только одного или двух газов. Применения преобразователей частоты совместно со средствами автоматизации позволяет существенно расширить список газов, измеряемых практически одновременно [29].

Ошибки измерений по МДП впервые были проанализированы Счетлэндом в 1974 году [31], и в дальнейшем анализировались в ряде работ [32-36], но эти исследования либо носили упрощенный характер, либо ограничивались анализом конкретных линий поглощения. В средней инфракрасной области спектра таких исследований не проводилось.

В настоящее время активно развиваются лидарные системы бортового базирования, в которых реализуется метод дифференциального поглощения [37 -39]. Эти системы благодаря своей большой мобильности дают возможность проведения детальных масштабных исследований малых газовых компонент атмосферы. В связи с этим активно проводятся исследования возможностей зондирования газов и метеопараметров атмосферы [34, 35, 37 - 40], однако, в большинстве работ авторы ограничивались вполне конкретными, заранее заданными параметрами лидаров и линий поглощения атмосферных газов, а также условиями и схемами зондирования. В средней ИК области спектра таких исследований практически не проводилось.

Развитие методов измерения профилей основных метеорологических элементов (температура, влажность, давление, скорость и направление ветра) без запуска шаров-зондов представляет значительный практический интерес. Лазерное зондирование атмосферы предлагает ряд методов дистанционного определения метеорологических параметров [42], основанных на взаимодействии лазерного излучения с естественными атмосферными полями. Однако для обеспечения

полноты измерения всех метеоэлементов в одной лидарной системе необходимо сочетание различных лазерных методов. На практике в метеорологических лидарах имеется возможность реализации как двухчастотного, так и трехчастотного метода дифференциального поглощения для зондирования метеопараметров [43].

Необходимость соблюдения требований международных стандартов здравоохранения к лидарам [44], предназначенным для контроля окружающей среды, в том числе метеорологических параметров атмосферы, приводит к целесообразности использования источников лазерного излучения, функционирующих в безопасной для глаз области спектра, в частности лазерная техника в последнее время предлагает к использованию новые перспективные активные среды на основе Тш, НогУАв, Тш,Но,Сг:УАО, Тш,Но:СёУ04, с генерацией в области длин волн 2 мкм [45]. В связи с этим представляет определенный интерес исследование возможностей лидарного зондирования метеорологических параметров атмосферы по методу дифференциального поглощения в области спектра 2 мкм.

Спектральная область излучения многоволнового лазера на самоограниченных переходах стронция весьма привлекательна для дистанционного газоанализа, поскольку она совпадает, во-первых, с окном прозрачности атмосферы в диапазоне длин волн 1 - 4.5 мкм, во-вторых, с полосами поглощения целого ряда естественных и загрязняющих компонент атмосферы и, в-третьих, чувствительность фотоприемников на основе 1п8Ь имеет в этой области спектра рекордные значения. Стронциевый лазер, таким образом, является перспективным устройством для различных применений в дистанционном лазерном зондировании, спектроскопическом газоанализе, медицине и т.д., где он способен конкурировать с известными полупроводниковыми [30, 137], химическими НБ/БР лазерами [184] и преобразованными и обертонными частотами СО и С02 лазеров [91, 175].

О возможности использования в трассовом анализаторе влажности одной из линий стронциевого лазера (1=6,456 мкм) сообщалось в работе [78]. Измеренный коэффициент ослабления оказался слишком большим для исследования атмосферного водяного пара на трассах порядка сотен метров (при прохождении трассы —100 метров остается всего лишь 2 *10"4% посланной мощности). Однако была показана возможность осуществления контроля влажности атмосферы только

на коротких (1-10 м) трассах. Представляется актуальным исследование возможностей применения многоволнового лазера на самоограниченных переходах Sri и Srll для лазерного дистанционного зондирования методом дифференциального поглощения газовых составляющих и метеорологических параметров атмосферы.

Современные лидары дифференциального поглощения, как правило, позволяют контролировать лишь несколько газовых компонент атмосферы [13]. Используемые в их составе мощные источники излучения, такие как СО2, DF (HF) лазеры имеют ограниченное число спектральных совпадений линий излучения и линий поглощения атмосферных газов. При этом одновременный спектрально-временной анализ многочастотного отклика атмосферы в принципе не возможен из-за необходимости перестройки частоты излучения. Этого недостатка лишены ИК Фурье-газоанализаторы, однако, из-за отсутствия мощных широкополосных источников когерентного излучения, в их составе используются маломощные тепловые источники излучения. Они позволяют проводить лишь интегральные измерения с длиной измерительных трасс до нескольких сот метров с использованием специальных отражателей.

Из всех лидарных методов, использующихся в газоанализе, наибольшим сечением взаимодействия обладает метод дифференциального поглощения, однако в стандартном МДП должно выполняться требование монохроматичности лазерного излучения. Широкий спектральный профиль лазерного излучения уменьшает эффективный коэффициент поглощения, что снижает чувствительность измерений. Наличие аэрозоля в больших количествах также ведёт к существенным ошибкам МДП. Наконец, проблема стандартных измерений МДП (особенно тропосферного озона), использующих только две длины волны, означает, что наличие мешающего поглощения (сторонними газами, например, диоксидом азота) не учитывается, что приводит к ошибкам, вызванным неточностью априорного знания коэффициентов поглощения.

Этих недостатков позволяет избежать метод дифференциальной оптической абсорбционной спектроскопии (ДОАС) [46]. ДО АС позволяет проводить спектрально разрешенные измерения в широкой полосе, что обеспечивает идентификацию нескольких газов даже в случае перекрывания полос поглощения.

Ещё одним преимуществом метода является независимость от аэрозольного и молекулярного рассеяния благодаря технике фильтрации высоких частот, используемой для получения спектров. Однако возможности метода ДОАС для получения вертикальных профилей ограничены, в настоящее время проведены только усреднённые по трассе измерения.

Перспективным путем решения проблемы является метод, сочетающий преимущества обоих методов - пространственное разрешение МДП и идентификацию газов ДОАС [47]. Новый метод использует широкополосное излучение и спектрометр с матричным фотодиодом, что обеспечивает измерение сигналов обратно рассеянного излучения с разрешением, как по высоте, так и по длине волны одновременно.

Спектральная область излучения обертонного СО-лазера в области 2.5 - 4.2 мкм весьма привлекательна для дистанционного газоанализа атмосферы, поскольку она совпадает, во-первых, с окном прозрачности атмосферы в диапазоне длин волн 3.3 - 4.2 мкм, во-вторых, с полосами поглощения целого ряда естественных и загрязняющих компонент атмосферы, в том числе токсинов, взрывчатых и наркотических веществ, и, в-третьих, чувствительность фотоприемников на основе 1п8Ь имеет в этой области спектра рекордно высокие значения. Обертонный СО лазер, таким образом, является перспективным устройством для различных применений в дистанционном лазерном зондировании, спектроскопическом газоанализе, медицине и т.д. В ряде работ [217-219] было продемонстрировано, что СО-лазер, действующий на основных колебательных переходах, можно с успехом применять при детектировании десятков различных веществ. Однако гораздо больше веществ имеют резонансные линии поглощения в том спектральном диапазоне, который соответствует обертонным колебательным переходам молекулы СО. Например, в работе [219] было показано, что излучение обертонного СО-лазера наилучшим образом подходит для анализа многокомпонентных газовых смесей.

Как показали экспериментальные исследования, такой лазер может излучать более 1000 спектральных линий, из них -400 линий на обертонных переходах [217, 218], причем расстояние между линиями составляет в среднем 1.5 см"1 для

основных и 4 см'1 для обертонных переходов. При таком широком спектральном диапазоне и при столь плотном расположении линий лазерного излучения значительно возрастает количество совпадений между линиями лазерного излучения и линиями поглощения различных газов, что позволяет обнаруживать малые газовые составляющие (МГС) атмосферы даже в тех случаях, в которых спектры поглощения искомых газов частично совпадают с мешающими газами [138]. В связи с этим является актуальным исследование возможностей применения обертонного СО-лазера для дистанционного газоанализа атмосферы методом дифференциального поглощения (МДП) МГС атмосферы.

Целыо диссертационной работы является исследование возможностей повышения эффективности лидарных измерений параметров молекулярной атмосферы с использованием метода дифференциального поглощения в различных схемах зондирования, диапазонах спектра, атмосферных и экологических ситуациях на основе численных методов моделирования и экспериментальных исследований.

В соответствии с этим ставились следующие задачи;

1. Разработать методику поиска и определить информативные длины волн для лазерного газоанализа по МДП с использованием основных и преобразованных частот излучения С02 и СО лазеров, а также нетрадиционных полос излучения С02 лазеров.

2. Исследовать источники ошибок восстановления профилей концентраций атмосферных газов и способы их минимизации.

3. Провести экспериментальную проверку в различных атмосферных условиях информативности выбранных длин волн для зондирования фоновых и надфоновых концентраций малых газовых составляющих атмосферы.

4. Проанализировать возможности лидарного зондирования малых газовых составляющих атмосферы с помощью лидаров наземного и бортового базирования.

5. Разработать методику планирования и проведения эксперимента по восстановлению вертикальных профилей температуры и влажности методом дифференциального поглощения в нижней тропосфере.

6. Провести численное моделирование зондирования профилей влажности и температуры атмосферы методом дифференциального поглощения в ближней ИК области спектра с помощью метеорологического лидара МЕЛ - 01.

7. Проанализировать возможности определения высотных профилей метеорологических параметров атмосферы с помощью лидарной системы дифференциального поглощения, функционирующей в безопасной для глаз области спектра 2 мкм.

8. Исследовать возможности применения многоволнового лазера на самоограниченных переходах Sri и SrII для лазерного дистанционного зондирования метеорологических параметров и МГС атмосферы.

9. Проанализировать перспективы использования широкополосного излучения фемтосекундных лазеров для лидарного зондирования атмосферы.

10. Провести лазерное дистанционное зондирование МГС атмосферы,на основе сравнительного экспериментально-теоретического анализа их резонансного поглощения в многокомпонентных газовых смесях с помощью широкодиапазонного молекулярного СО лазера, действующего на обертонных (длина волны 2.5-4.2 мкм) колебательных переходах.

Научные положения, выносимые на защиту

1. Методика поиска, разработанная на базе предложенных критериев отбора линий поглощения и линий излучения ИК молекулярных лазеров, позволяет определять информативные длины волн для лазерного зондирования по МДП фоновых и надфоновых концентраций малых газовых составляющих атмосферы. Эффективность методики подтверждена натурными измерениями усредненных по трассе концентраций угарного газа, окиси и закиси азота в различных атмосферных и экологических ситуациях вплоть до их фоновых уровней.

2. Лидар на основе генератора второй гармоники излучения импульсных С02 лазеров с энергией излучения до 0.1 Дж и частотой повторения до 100 Гц обеспечивает дистанционное зондирование вертикального распределения Н2О и

СО в приграничном слое атмосферы при наземном базировании лидара и выше пограничного слоя при самолетном базировании с пространственным разрешением 250 м.

3. Сильные линии поглощения водяного пара с центрами 2.69 и 2.92 мкм перспективны для измерения профилей концентраций влажности атмосферы с помощью созданного лидара на основе Бг лазера на приземных атмосферных трассах протяженностью от 1 до 100 м., а линия излучения стронциевого лазера с центром 3.011 мкм - на трассах длиной до 3 км с пространственным разрешением 200 м.

4. Использование С02 лазеров с различной шириной линии лазерного излучения при одночастотной схеме зондирования позволяет определять в области генерации первой гармоники фоновые концентрации углекислого газа, аммиака и водяного пара, а при зондировании на второй гармонике одновременно определять фоновые концентрации угарного газа и водяного пара, а также при зондировании СО и N0 избежать влияния мешающего поглощения водяного пара.

5. Определенные на основе численного моделирования и тестовых экспериментов информативные длины волн зондирования МГС атмосферы в спектральном диапазоне генерации обертонных полос излучения СО лазера дают возможность измерять концентрации следующих газов: М20, N02, НгСО, СН4.

Достоверность научных результатов

Достоверность результатов и выводов подтверждается:

корректным учетом возможных методических и экспериментальных ошибок;

использованием в качестве приемников оптических сертифицированных датчиков, а в качестве компонент регистрирующего оборудования -метрологически поверенных приборов;

статистической обеспеченностью получаемых данных, их повторяемостью и соответствием аналогичным результатам, полученным другими исследователями;

совпадением результатов, полученных в настоящей работе с использованием независимых экспериментальных методик, совпадением результатов,

полученных в настоящей работе с результатами других работ, для частных случаев совпадения условий экспериментов;

применением в расчетах оптико - метеорологических моделей атмосферы, обоснованных и подтвержденных экспериментальными исследованиями в реальной атмосфере;

согласием результатов численного моделирования с экспериментальными данными и результатами соответствующих теоретических исследований других авторов;

экспериментальными исследованиями содержания МГС в атмосфере, проведенными в различных атмосферных и экологических ситуациях и согласующимися с результатами других авторов. Научная новизна работы состоит в следующем:

1. Впервые дана количественная оценка влияния сдвига центра линии поглощения угарного газа давлением воздуха на точность определения высотного профиля коэффициента поглощения.

2. Впервые разработана оригинальная методика поиска информативных длин волн для лазерного газоанализа по МДП. Определены информативные длины волн зондирования МГС в области нетрадиционных частот излучения С02 лазера, суммарных и разностных частот СО и С02 лазеров.

3. На выбранных с помощью разработанной методики поиска длинах волн зондирования проведены одновременные комплексные измерения ряда газовых компонент, в том числе угарного газа, закиси и окиси азота в различных атмосферных и экологических ситуациях.

4. Проанализированы возможности лазерного зондирования профилей концентраций Н2О и СО на преобразованных частотах излучения ИК молекулярных лазеров с помощью лидаров наземного и бортового базирования.

5. Проведен анализ применимости перестраиваемого TEA СО2 лазера с преобразователями частоты излучения в лидаре бортового базирования

для дистанционного определения выбросов метана и аммиака различной интенсивности из трубопроводов на расстояниях до 1 км.

6. Обосновано с помощью численного моделирования использование /Ж бортового лидара дифференциального поглощения для контроля газового состава атмосферы.

7. Численное моделирование зондирования температуры на выбранных длинах волн выявило преимущество двухчастотной методики в области спектра 0.76 мкм, где ошибки практически не выходят за пределы 0.5 К. В летних условиях средних широт и в тропиках трехчастотный метод с использованием линий поглощения 0.72 мкм конкурентноспособен с двухчастотным методом зондирования раздельно температуры и влажности.

8. Впервые проанализированы возможности определения высотных профилей метеорологических параметров атмосферы с помощью лидарной системы дифференциального поглощения, функционирующей в безопасной для глаз области спектра 2 мкм.

9. Проведены численное моделирование и тестовые эксперименты по лидарному зондированию метеопарапаметров атмосферы с помощью созданного лидара дифференциального поглощения на основе отпаянного стронциевого лазера.

11. Проведённое численное моделирование лидарного зондирования показало перспективность использования сверхширокополосных нелинейно-оптических преобразователей частоты излучения фемтосекундных импульсов для целей лидарного зондирования атмосферы.

12. Предложено использовать С02 лазеры с различной шириной линии лазерного излучения при одночастотной схеме зондирования для определения концентраций МГС атмосферы.

13.Проведено численное моделирование на выбранных в результате поиска информативных длинах волн стационарного и мобильного лидарного зондирования МГС атмосферы с использованием широкодиапазонного СО лазера на вертикальных тропосферных приземных трассах, при этом

учитывалось мешающее поглощение всех основных атмосферных газовых компонент. 14. Проведены тестовые эксперименты по лазерному зондированию газового состава атмосферы на выбранных информативных длинах волн в области генерации обертонного СО лазера. Линейным и оптико-акустическим методами экспериментально исследовано поглощение излучения перестраиваемого широкодиапазонного СО лазера в смесях N2O и СН4 с азотом. Научная и практическая значимость

Приведенные в диссертации результаты позволяют повысить информативность лазерного зондирования МГС по трассовой схеме и дают основания для поиска оптимальных условий зондирования профилей МГС в реальной атмосфере. Они могут быть использованы для анализа потенциальных возможностей при проектировании новых лидарных систем дифференциального поглощения.

Полученные в диссертационной работе результаты использованы в Институте оптики атмосферы СО РАН при создании многоцелевого мобильного газоанализатора "Трал", метеорологического лидара «МЕЛ-01», хоздоговорных работ и используются при разработке новых типов газоанализаторов и лидарных систем на базе стационарных крупногабаритных телескопов. Они могут быть также использованы при разработке перспективных лидарных систем самолетного и космического базирования.

Материалы, представленные в диссертации использовались при выполнении Государственных контрактов №№ 02.518.11.7088, 02.518.11.7153, 16.518.11.7067, 14.518.11.7063, 02.740.11.0674, 14.740.11.0204, 11.519.11.6033, 11.519.11.5009. Работа поддерживалась грантами РФФИ №07-05-00765, № 08-05-08170, № 09-05-99035-р-офи, № 11-05-08081, № 11-02-98019-р_сибирь_а.

Апробация работы

Основные результаты диссертационной работы докладывались на Plenary Meeting of СО SPAR, Toulouse, France, 1986, III Международной конференции по лазерным наукам (Атлантик-сити, США, 1987, III National Conference With

International Participation "Laers and Its Applications", Plovdiv, Bulgaria, 1988, Советско-болгарских семинарах «Лазерные методы и средства измерения и контроля параметров окружающей среды» (София, НРБ, 1985, Москва, 1987, София, 1989), 10 Всесоюзном симпозиуме по распространению лазерного излучения в атмосфере, Томск, 1989, XIII Международной конференции по когерентной и нелинейной оптике (Минск, 1988), 4 Всесоюзном семинаре "Применение лазеров в науке и технике", Тольятти, 1991, на 8, 9, 10, 11 Всесоюзном симпозиуме по лазерному и акустическому зондированию атмосферы (Томск 1984, Туапсе, 1986, Томск, 1988, 1992 гг.); на 1 - 18 Межреспубликанских и Международных симпозиумах «Оптика атмосферы и океана», Томск - 1994, 1995, 1997, 1999, 2000, 2002, 2003, 2004, 2005 гг., Иркутск - 2001г., 2012, Красноярск -2008г., Томск -2009, 2011; VII, X, XV Симпозиумах по спектроскопии высокого и сверхвысокого разрешения (Красноярск, 1987, Омск, 1992, Нижний Новгород, 2006 г.г.); XV, XXV International Laser Radar Conférence (1990, 2010, Russia).

Структура диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и списка цитируемой литературы.

Во введении показаны актуальность решаемой задачи и состояние проблемы на настоящий момент времени, определены цели диссертационной работы, приведены защищаемые положения, дано описание структуры диссертации.

В первой главе приведены физические основы и математический формализм основных спектроскопических методы лидарного зондирования газового состава атмосферы и подстилающей поверхности, а именно метода дифференциального поглощения и дифференциальной оптической абсорбционной спектроскопии, метода комбинационного рассеяния и метод индуцированной лазером флуоресценции. Показаны основные области применения спектроскопических методов лидарного зондирования параметров молекулярной атмосферы и растительности, проводится анализ источников лазерного излучения, применяемых в лазерном газоанализе по МДП. Отмечается, что перспективным путем решения проблемы источников когерентного излучения является применение эффективных ИК молекулярных лазеров, снабженных набором параметрических

преобразователей частоты излучения. О писаны критерии потенциальных возможностей лидарного зондирования МГС и хахрактеристики численного моделирования.

Во второй главе проведен анализ систематических ошибок лидарного метода дифференциального поглощения. Оценены влияния вариаций метеопараметров атмосферы, нестабильности спектральных параметров лазерного излучения, сдвига центров линий поглощения водяного пара и угарного газа давлением воздуха и других факторов. Предложены способы минимизации ошибок расчетов профиля коэффициента поглощения. Описана разработанная на базе предложенных критериев отбора и алгоритма расчета пропускания атмосферы методика поиска информативных длин волн для лазерного газоанализа по методу дифференциального поглощения, приводятся результаты поиска информативных длин волн для газоанализа по МДП. Описываются информативные микроокна прозрачности для зондирования газовых компонент в диапазоне спектра 4.5 - 5.5 мкм. Приводятся результаты поиска в области нетрадиционных полос излучения С02 лазера. Показаны возможности использования суммарных и разностных частот излучения СО и С02 лазеров для определения в атмосфере газовых составляющих. Приводятся результаты экспериментальной проверки результативности работы методики поиска информативных длин волн зондирования МГС в различных атмосферных и экологических ситуациях.

В третьей главе проведено численное моделирование и оценены потенциальные возможности лидарного зондирования МГС атмосферы по МДП. Проанализировааны возможности использования основных и преобразованных частот излучения С02 лазеров применительно к задачам наземного и бортового зондирования профилей водяного пара и угарного газа. Проведено численное моделирование зондирования стратосферных и тропосферных профилей влажности в области спектра 3 мкм при космическом и самолетном базировании лидара. Оценены возможности определения выбросов N0 и Ы02 в приземных слоях атмосферы с использованием преобразованных частот излучения СО и С02 лазеров в лидаре бортового базирования по методу дифференциального поглощения. Проведен анализ применимости перестраиваемого ТЕА С02 лазера с преобразователями частоты излучения в лидаре бортового базирования для

дистанционного определения выбросов метана и аммиака различной интенсивности из трубопроводов на расстояниях до 1 км. Пранализирована применимость ВР бортового лидара дифференциального поглощения для контроля газового состава атмосферы.

В четвертой главе приведено описание разработанной методики планирования и проведения эксперимента по восстановлению вертикальных профилей температуры и влажности методом дифференциального поглощения (ДП) в нижней тропосфере. Методика создана на основе критериев отбора линий поглощения, проведения численного моделирования лидарного зондирования профилей влажности и температуры с использованием предложенных линий и расчёта ошибок восстановления профилей. Проведено численное моделирование зондирования профилей влажности и температуры атмосферы методом дифференциального поглощения в ближней ИК области спектра с помощью метеорологического лидара МЕЛ - 01. Численное моделирование зондирования температуры на выбранных длинах волн выявило преимущество двухчастотной методики в области спектра 0.76 мкм, где ошибки практически не выходят за пределы 0.5 К. В летних условиях средних широт и в тропиках трехчастотный метод с использованием линий поглощения 0.72 мкм конкурентноспособен с двухчастотным методом зондирования раздельно температуры и влажности. В зимних условиях, особенно в условиях арктических широт, трехчастотный метод реализуется только при использовании 0.94 мкм. Проанализированы возможности определения высотных профилей метеорологических параметров атмосферы с помощью лидарной системы дифференциального поглощения, функционирующей в безопасной для глаз области спектра 2 мкм. Показано, что часть линий излучения стронциевого лазера весьма сложно использовать при трассовом газоанализе атмосферы из-за сильного мешающего поглощения излучения водяным паром. Но наряду с линиями, которые полностью поглощаются на трассе длиной 1 км, в спектре Эг лазера имеются линии, которые попадают в «микроокна» прозрачности атмосферы и могут быть использованы при дистанционном зондировании метеопараметров по методу дифференциального поглощения.

В пятой главе показано, что наличие преобразователей частоты на основе кристаллов Ы1п8е2, 1л1п82, 1ЛСа82, 1ЛСа8е2, А8СаСе84 позволяет получать

широкополосное лазерное излучение в диапазоне 1.5-4 мкм, где находятся мощные полосы поглощения целого ряда атмосферных газов. Приведены результаты исследований возможностей применения широкополосного излучения фемтосекундных лазеров для лидарного зондирования атмосферы. В качестве источника лазерного излучения рассматривалось излучение ТкБаррЫге лазера с диапазоном перестройки 0.7 -1 мкм, а также преобразованное излучение в диапазоне 2.0 - 2.1 мкм. Проведённые расчеты показали перспективность использования сверхширокополосных нелинейно-оптических преобразователей частоты излучения фемтосекундных импульсов для целей лидарного зондирования атмосферы. Применение методики, сочетающей преимущества методов дифференциального поглощения и дифференциальной оптической абсорбционной спектроскопии, позволяет проводить измерение пространственно и спектрально разрешенных сигналов обратно рассеянного излучения. Изучаются возможности использования С02 лазеров с различной шириной линии лазерного излучения в зависимости от давления газовой смеси для газоанализа по МДП при одночастотной схеме зондирования. В целом приведенные в данном параграфе результаты расчетов показали перспективность применения С02 лазеров с различным давлением смеси для трассового газоанализа атмосферы по МДП. Показано, что широкодиапазонный СО-лазер, действующий, как на основных, так и на обертонных колебательных переходах, является весьма перспективным источником лазерного излучения для дистанционного лазерного зондирования атмосферы. Разработана конструкция компактного щелевого СО-лазера с ВЧ возбуждением активной среды. Проведено исследование такого СО-лазера для определения оптимальных условий работы. В целом проведенные теоретические расчеты и эксперименты подтверждают перспективность применения обертонных частот излучения СО лазеров для лазерного газоанализа по МДП.

В заключении сформулированы основные результаты работы и показан личный вклад автора.

Заключение диссертации по теме «Оптика», Романовский, Олег Анатольевич

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основе вышеизложенного материала следует перечислить основные результаты работы:

1. Предложена и разработана методика поиска информативных длин волн для лазерного газоанализа по МДП, позволяющая с минимальными затратами машинного времени определить информативные микроокна прозрачности для зондирования МГС атмосферы.

2. С помощью разработанной методики поиска определены информативные частоты для зондирования фоновых и надфоновых концентраций МГС в области вторых гармоник и суммарных частот излучения С02 лазеров, нетрадиционных полос излучения С02 лазеров, а также сумарных и разностных частот излучения СО и С02 лазеров.

3. Результаты расчетов по поиску информативных длин волн для зондирования МГС по МДП использованы при создании модернизированного варианта трассового газоанализатора на основе С02 и СО лазеров низкого давления и набора преобразователей частоты. Проведены натурные измерения концентраций ряда МГС в различных атмосферных и экологических ситуациях.

4. Показано, что корректный учет систематических ошибок априорного расчета эффективного коэффициента поглощения дает возможность минимизировать ошибки восстановления профилей концентраций газовых компонент атмосферы путем выбора спектральных параметров линий поглощения исследуемых газов и линий лазерного излучения.

5. Установлено, что неучет измеренного сдвига линии поглощения водяного пара 694.38 нм и рассчитанного сдвига линии поглощения

СО 2086.322 см"1 приводит при настройке в центр лоренцевского контура линий поглощения водяного пара и СО к погрешностям, составляющим более 20% на высоте 15 км. При настройке в центр доплеровского контура ошибки максимальны в приземном слое (2 -3%) и убывают с высотой.

6. Показано, что применение вторых гармоник и суммарных частот излучения С02 лазеров в лидарах наземного и бортового базирования позволяет дистанционно определять трпосферные профили концентрации паров воды и угарного газа.

7. Оценены возможности исследования стратосферных и тропосферных профилей влажности при многоволновом лазерном зондировании в области 3 мкм. Показано, что использование преобразованных частот излучения ПК молекулярных лазеров дает возможность определения приземных выбросов окислов азота при самолетном базировании лидара.

8. Проведен анализ анализ применимости перестраиваемого ТЕЛ СО2 лазера с преобразователями частоты излучения в лидаре бортового базирования для дистанционного определения выбросов метана и аммиака различной интенсивности из трубопроводов на расстояниях до 1 км.

9. Обосновано с помощью численного моделирования использование DF бортового лидара дифференциального поглощения для контроля газового состава атмосферы.

10. Численное моделирование зондирования температуры на выбранных длинах волн выявило преимущество двухчастотной методики в области спектра 0.76 мкм, где ошибки практически не выходят за пределы 0.5 К. В летних условиях средних широт и в тропиках трехчастотный метод с использованием линий поглощения 0.72 мкм конкурентноспособен с двухчастотным методом зондирования раздельно температуры и влажности.

11. Впервые проанализированы возможности определения высотных профилей метеорологических параметров атмосферы с помощью лидарной системы дифференциального поглощения, функционирующей в безопасной для глаз области спектра 2 мкм.

12. Исследованы возможности применения многоволнового лазера на самоограниченных переходах Sri и Srll для лазерного дистанционного зондирования метеорологических параметров и МГС атмосферы.

13. Наличие преобразователей частоты на основе LiInSe2, LiInS2, LiGaS2, LiGaSe2, AgGaGeS4 позволяет получать широкополосное лазерное излучение в диапазоне 1.5-4 мкм, где находятся полосы поглощения целого ряда атмосферных газов.

13. Проведённые расчеты показали перспективность использования сверхширокополосных нелинейно-оптических преобразователей частоты излучения фемтосекундных импульсов для целей лидарного зондирования атмосферы.

14. Предложено использовать С02 лазеры с различной шириной линии лазерного излучения при одночастотной схеме зондирования для определения концентраций МГС атмосферы.

15. Проведены тестовые эксперименты по лазерному дистанционному зондированию МГС атмосферы на основе сравнительного экспериментально-теоретического анализа их резонансного поглощения в многокомпонентных газовых смесях с помощью широкодиапазонного молекулярного СО лазера, действующего на обертонных (длина волны 2.5-4.2 мкм) колебательных переходах.

Публикации. Основные результаты изложены в 29 рецензируемых статьях из списка ВАК в центральной и зарубежной печати, в том числе 2 статьи без соавторов, также материалы диссертации представлены в 85 докладах на Межреспубликанских и региональных конференциях и совещаниях, в 90 докладах на Международных конференциях. Перечень наиболее значимых публикаций по теме диссертации приведён в конце автореферата.

Личный вклад. Диссертационная работа явилась результатом более чем 25-летних исследований автора, выполненных им в Институте оптики атмосферы им. В.Е. Зуева СО РАН.

Все результаты, представленные в диссертационной работе, получены при непосредственном участии соискателя. Участие Матвиенко Геннадия Григорьевича заключалось в методической постановке темы исследований, участии в проведении расчетов и экспериментов и обсуждении их результатов. Разработка газоанализатора и экспериментальные измерения проводились Андреевым Ю.М., Гейко П.П. совместно с соискателем. Участие Зуева В.В. состояло в постановке задачи и обсуждении результатов при оценке систематических ошибок лидарного зондирования в видимой области спектра и численном моделировании лидарного зондирования газовых компонент и метеопараметров атмосферы в ближней и средней ИК области спектра. Разработка методики, поиск информативных длин волн зондирования и численное моделирование проводились соискателем.

Численное моделирование лидарного зондирования газового состава атмосферы в средней ИК области спектра проводилось соискателем совместно с Харченко О.В. и Пташником И.В. Экспериментальные измерения сечений поглощения с помощью СО лазера проводились соискателем совместно с Котковым A.A., Козловым А.Ю. и Климачевым Ю.М. Измерения с помощью стронциевого лазера проводились соискателем совместно с Солдатовым А.Н., Полуниным Ю.П. и Юдиным H.A.

Список литературы диссертационного исследования доктор физико-математических наук Романовский, Олег Анатольевич, 2012 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Schotland R.M. The detection of the vertical profile of atmospheric gases by means of a ground - based optical radar. - In: Proceedings of Third Symposium on Remote Sensing of the Environvtnt, Michigan, Ann Arbor, 1964, P. 215-224.

2. Browell E.V., Wilkerson T.D., and McCrath T.J. Water vapor differentional absorption lidar development and evolution. - Appl. Opt., 1983, V. 22, N 3, P. 522 - 534.

3. Zuev V.V., Zuev V.E., Makushkin Yu.S. et al. Laser sounding of the atmospheric humidity: experiment. - Appl.Optics., V.22, N23, P.3742 - 3746. '

4. Самохвалов И.В., Соснин A.B., Хмельницкий Г.С., Шубин С.Ф. Определение некоторых газов на горизонтальных трассах в атмосфере с помощью перестраиваемого С02 лазера. - Журнал прикладной спектроскопии, 1980, № 3, с. 525 - 531.

5. Hardesty R.M. Simultaneous measurements of range - resolved species concentration and wind velocity characteristis by pulsed coherent lidar. - In: Abstracts of Papers of 12 Int. Laser Radar Conference, Aix en Provance, France, 1984, P. 431 -435.

6. Енгоян T.M., Козинцев В.И., Никифоров В.Г., Сильницкий А.Ф. Дистанционные измерения концентрации N02 в атмосфере с помощью лидара дифференциального поглощения. - ЖПС, 1983, т.39, № 1, с. 87 - 93.

7. Fredrikkson К.А., Hertz Н.М. Evalution of the DIAL techniques for studies on N02 using a mobile lidar system. - Appl. Opt., 1984, V.23, N 9, P. 1403 - 1411.

8. Egebak A. - L., Fredrikkson K.A., Hertz H.M. DIAL techniques for the control of sulfur dioxide emissions. - Appl. Opt., 1984, V.23, N 5, P. 722 - 729.

9. Browell E.V., Carter A.F., Shipley S.T. et. al. NASA Multipurpose airborne DIAL system and measurementnts of ozone and aerosol profiles. - Appl. Opt., 1983, V. 22, N 3, P. 522 - 534.

10.Ushino O., McCormick M.P., Swissler T.J., McMaster L.R. Error analysis of DIAL measurement of ozone by shutlle eximer lidar. - Appl. Opt., 1986, V.25, N 21, P. 3946-3951.

11. Altman J., Lachman W., Weitkamp С. Remote measurement of atpiospheric N20 with DF laser radar. - Appl.Opt., V.19, N 20, P. 3453 - 3457.

12. Murray E.R., Van der Laan J.E. and Hawley J.G Remote measurement of HCl, CH4and N20 using a single-ended chemical laser lidar system. - Appl. Opt., 1976, V.15, N 12, P.3140 - 3148.

13. Васильев Б.И., Маниуи У.М. ИК лидары дифференциального поглощения для экологического мониторинга окружающей среды- Кв. электр., 2006, т.36, №9, С.801.

14. Андреев Ю.М., Гейко П.П., Грибенюков А.И., Зуев В.В., Романовский O.A. ИК параметрические преобразователи частоты в задачах лазерной спектроскопии атмосферы. - Оптика атмосферы, 1988, т. 1, № 3, с. 20 - 26.

15. Войцеховская O.K., Сулакшина О.Н., Черепанов В.Н. Определение концентраций примесей промышленного происхождения в атмосфере. -Изд. АН СССР, ФАО, 1980, т. 16, № 3, с. 322 - 325.

16. Коллис Р.Т.Х., Рассел П.Б. Лидарные измерения аэрозольных частиц и газов посредством упругого рассеяния назад и дифференциальное поглощение. - В

кн.: Лазерный контроль атмосферы. / Под ред. Хинкли Е.Д. М.: Мир, 1979, с. 91 - 180.

17. Андреев Ю.М., Гейко П.П., Самохвалов И.В. Зондирование газовых

загрязнений атмосферы методом дифференциального поглощения в ИК -

f

области спектра. - Оптика атмосферы и океана, 2004, т. 14, № 9, с. 783 -791.

18. Астахов В.И., Бурмистров A.C., Галактионов В.В. и др. Лазерный контроль содержания метана и окиси углерода в приземном слое атмосферы. - Оптика атмосферы, 1988, т.1, № 10, с. 65 - 69.

19. Астахов В.И., Галактионов В.В., Засавицкий И.И. и др. Трассовый измеритель концентрации окиси углерода в атмосфере на основе импульсных диодных лазеров. - Квантовая электроника, 1982, т.9, № 3, с. 513 - 536.

20. Богачев М.Б., Городничев В.А., Козинцев В.И. и др. Лидар дифференциального поглощения в ИК - области спектра на основе параметрического генератора света.- ЖПС, 1989, т.49, № 6, с. 978 - 982.

21. Андреев Ю.М., Карапузиков А.И., Разенков И.А. и др. // Межд. Симпозиум

"Контроль и реабилитация окружающей среды" (Тезисы докладов). Томск. 1998. С. 15-18.

22. Хинкли Е.Д., Милл К.В., Блум Ф.А. Инфракрасная лазерная спектроскопия с использованием перестраиваемых лазеров. - В кн.: Лазерная спектроскопия лазеров и молекул. М.: Мир, 1979, с. 155 -235.

23. Killinger D.F., and Menyuk N. Remote probing of the atmosphere using C02DIAL

system. IEEE J. of Quant. Electr., 1981, V. QE-17, N9, P. 1917-1929.

24. Menzies R.T. and Shumate M.S. Remote measurements of ambient air pollutants with a bistatic laser system. - Appl. Opt., 1976, V. 15, N 16, P. 2080 - 2084.

25. Andreew Yu.M., Geiko P.P., Zuev V.V., Romanovsky O.A. Gas analyzers using C02 Laser frequency converters. - Bull, of the Amer. Phys. Soc., 1987, V.32, N 8, P. 1632

- 1633. ,

26. Killinger D.F., Menyuk N., DeFeo W.E. Remote sensing of CO using frequency -doubled C02 laser radiation. - Appl. Opt., 1980, V.36, N 6, P. 402 - 405.

27. Killinger D.F., Menyuk N., DeFeo W.E. Remote sensing of NO using a differential absorption lidar. - Appl. Opt., 1980, V.19, N18, P.3282 - 3286.

28. Murray E.R., Hake R.O., Van der Laan J.E. and Hawley J.G. Atmospheric water vapor measurements with infrared (10 rim) differential absorption lidar system. -Appl.Phys.Letters, 1976, V.28, N9, P. 542 - 543.

29. Андреев Ю.М., Воеводин В.Г., Грибенюков А.И. и др. Трассовый газоанализатор на основе перестраиваемого С02 лазера с удвоением

частоты. - ЖПС, 1987, т.47, № 1, с. 15 - 20. •

30. Agishev R., Agishev R., Gross В., Moshary F., Gilerson A., Ahmed S. Atmospheric CW - FM-LD-RR Ladar for Trace-Constituent Detection: A Concept Development.

- Applied Physics B: Lasers and Optics, 2005, V.81, N 5, P. 695-703.

31. Schotland R.M. Errors in the lidar measurements of atmospheric gases by differential absorption. - J.Appl.Meteorology, 1974, V.13, N.2, P.71-77.

32. Зуев B.B., Катаев М.Ю., Мицель A.A., Пташник И.В., Фирсов К. Лазерное зондирование газов атмосферы на компьютере - диалоговые пакеты программ.

- В кн.: Материалы 2 Межреспубликанского симпозиума "Оптика атмосферы и океана", Томск, 1995, с. 150 - 155.

33. Browell E.V., Wilkerson T.D., and McCrath T.J. Water vapor differentional

absorption lidar development and evolution. - Appl. Opt., 1983, V. 22, N 3, P. 522 -534.

34. Ismail S., Browell E.V., Megie G. et al. Sensitivities in DIAL measurements from airborne platforms. - In: Abstracts of Papers of 12 Int. Laser Radar Conference, Aix en Provance, France, 1984, P. 436 - 440.

35. Ushino O., McCormick M.P., Swissler T.J., McMaster L.R. Error analysis of DIAL measurement of ozone by shutlle eximer lidar, - Appl. Opt., 1986, V.25, N 21,

P. 3946-3951.

36. Zuev V.E., Makushkin Yu.S., Marichev V.N. et al. Differential absorption and scattering technique: Theory. - Appl. Opt., 1983, V.22, N 23, P. 3733 - 3741.

37. Browell E.V., Carter A.F., Shipley S.T. et. al. NASA Multipurpose airborne DIAL system and measurementnts of ozone and aerosol profiles. - Appl. Opt., 1983, V. 22, N3, P. 522 - 534.

38. Bosenberg J. Measurements of pressure shift of water vapor absorption lines by simulteneous photoacoustic spectroscopy. - Appl. Opt., 1985, V. 24, N 21, P. 3531 -3534.

39. Browell E.V. Lidar measurements of troposheric gases. - SPIE, V.286, Laser spectrospy forsensetive detection, 1981, P. 79 - 86.

40. Wilkerson T.D., Schwemmer G.K. Lidar tecnques for humidity and temperature measurement. - Opt.Eng., 1982, V.21, N6, P. 1022-1024.

41. Межерис P.M. Лазерное зондирование атмосферы. M.: Мир, 1987, 550 с.

43. Kalshoven J.E., Korb C.L., Schwemmer G.K. and Dombrovsky M. Laser remote sensing of atmosheric temperature by observing resonant absorption 6f oxigen. -Appl. Opt., 1981, V.21, N 11, P. 921 -930.

44. Lasers and optical radiation. Environmental health criteria, Geneva (1982)

45. 1994 Conf. on Lasers and Electro-Optics. Amsterdam, Netherlands (1994)

46. Douard M., Bacis R., Rambaldi P. et al. Fourier-transform lidar // Optics Letters V.20 N20 2140-2143. 1995.

47. Povey I.M., South, A. M., de Roodenbeke, A. t'Kint, et al. A broadband lidar for the

measurement of tropospheric constituent profiles from the ground. // J. Geophys. Res. 103

3369-3380.

48. Межерис P.M. Лазерное зондирование атмосферы. М.: Мир, 1987, 550 с.

49. Гордиенко В.М., Холодных А.И., Прялкин В.И. Новые возможности использования широкополосного фемтосекундного ПГС при дистанционной диагностике многокомпонентных аэрозольно-газовых загрязнений атмосферы // Квантовая электроника 2000. Т. 30. № 9. С.839-842.

50. http://hplasim2.univ-lvonl.fr/recherche/lidar/english/teramobile e.html#lidar

51. Lidar. Range-Resolved Optical Remote Sensing of the Atmosphere - Series: Springer Series in Vol. 102. Weitkamp, Claus (Ed.). 2005, 460 p.

52. Зуев B.E. Распространение лазерного излучения в атмосфере. М.: Радио и связь,

1981,288 с.

53. Lorentz Н.А. The absorption and emissions lines of gaseous bodies. - Proc. Roy. Acad. Sci., 1906, V.8, P.591 - 599.

54. Bulanin M.O., Dokuchaev A.V., Tonkov M.V. and Filippov N.N. Influence of line interference on the vibranional - rotation band shapes. - J.Q.R.S.T, 1984, V.25, N6,

P.521 -543.

55. Grossman B.E. and Browell E.V. Spectroscopy of water vapor in 720 - nm wavelength region: line strengs, self - indused pressure broadenings and shifts. -J.Mol.Spectroscopy, 1989, V.136, N 2, P. 264 - 294.

56. Husson N., Chedin A., Scotte N.E. et.al. The GEISA Spectroscopic Lines Parameters Data Bank in 1984. - Annales Geophysical, Fasc.2, Serias A, 1986, P. 185 - 190. http://ether.ipsMussieu.fr/etherTvpo/'?id=950 (2011).

57. Egebak A. - L., Fredrikkson K.A., Hertz H.M. DIAL techniques for the control of sulfur dioxide emissions. - Appl. Opt., 1984, V.23, N 5, P. 722 - 729. .

58. Ushino O., Maeda M., Shibata T. et al. Measurement of stratospheric vertical ozone distribution with XeCl lidar: estimated influence of aerosols. - Appl. Opt., 1980, V.19, N24, P. 4175 -4180.

59. Edner H., Sunesson A., Svanberg S. NO plume mapping by laser-radar techniques. -Opt. Letters, 1988, V.13, N9, P.704-706.

60. Edner H., Faris G.W., Sunesson A., Svanberg S. Atmospheric atomic mercurv monitoring using differential absorption lidar techniques. - Appl. Opt., 1989, V.28, N5, P. 921 -930.

i

224

61. Sze R.C. Rare gas halide avelance discharge laser. - IEEE J.Quant.Electron., QE-15,

1979, P. 1338 - 1347.

62. Kolch H.J., Rairoux P., Wolf J.P. and Woste L. Simalteneous NO and N02 measurement using BBO crystalls. - Appl. Opt., 1989, V.28, N 11, P. 2052 - 2056.

63. Бартошевич С.Г., Бурлаков В.Д., Зуев B.B. и др. Мощный квазинепрерывный излучатель на кристалле Al203:Ti3+ , перестраиваемый в диапазону 680 - 960 нм с накачкой лазером на парах меди. - Оптика атмосферы, 1988, т. 1, № 12, с. 87 -93.

64. Круглик Г.С., Скрипко Г.А., Шкадаревич А.П. и др. Генерационные характеристики лазера на кристалл кристалле А1203:Т13+ при когерентной накачке. - Квантовая электроника, 1986, т.13, № 6, с. 1207 - 1213.

65. Енгоян Т.М., Козинцев В.И., Никифоров В.Г., Сильницкий А.Ф. Дистанционные измерения концентрации N02 в атмосфере с помощью лидара дифференциального поглощения. - ЖПС, 1983, т.39, № 1, с. 87 - 93.

66. Fredrikkson К.А., Hertz Н.М. Evalution of the DIAL techniques for studies on N02 using a mobile lidar system. - Appl. Opt., 1984, V.23, N 9, P. 1403 - Г411.

67. Bufton J.L., Itabe Т., Strow L.L. et al. Frequency doubled C02 lidar measurement and laser spectroscopy of atmospheric C02. - Appl. Opt., 1983, V.22, N 17, P. 2592 - 2602.

68. Бойко C.A., Попов А.И. Анализ NO с помощью He-Ne лазера и зеемановской

модуляции поглощения. - Оптика атмосферы, 1988, т.1, № 10, с. 65 - 69.

69. Endeman М., Byer R.L. Simultaneous remote measurements of atmospheric

temperature and humidity using a continuously tunable infrared lidar. - Opt. Letters,

1980, V.5,N 10, P. 452-454.

70. Андреев Ю.М., Баранов В.Ю., Воеводин В.Г. и др. Эффективная генерация второй гармоники наносекундного импульса излучения С02 лазера. - Квантовая электроника, 1987, т.14, N 11, с. 2252 - 2253.

71. Андреев Ю.М., Ведерникова Т.В., Воеводин В.Г. и др. Генерация второй гармоники излучения С02 лазера в CdGeAs2. - Оптика атмосферы, 1988, т.1, №2, с. 103 - 105.

72. Андреев Ю.М., Гейко П.П., Грибенюков А.И. и др. Перспективный источник когерентного излучения для лазерного газоанализа атмосферы на основе

нелинейного кристалла TlsAsSe3. - Оптика атмосферы, 1988, т.1, № 1, с. 126 -129.

73. Андреев Ю.М., Воеводин В.Г., Гейко П.П., Грибенюков А.И., Зуев В.В., Романовский О.А. ИК параметрические преобразователи частоты и возможности их применения для газоанализа атмосферы. - В кн: Труды IX Всесоюзного симпозиума по лазерному и акустическому зондированию атмосферы. 4.1, Томск, 1987, с. 408 - 412.

74. Andreew Yu.M., Geiko P.P., Voevodin V.G. et al. Effective sourse of corehent radiation based on C02 lasers and ZnGeP2 frequency converters. - In: Topical meeting on laser and optical remote sensing: Instrumentation and tecniques, Technn. digest, V.18, Sept.28 - Oct.l., 1988, North Falmouth, Mass., P. 300 - 303.

75. Андреев Ю.М., Гейко П.П., Зуев B.B., Романовский О.А. и др. Нетрадиционные полосы излучения С02 лазера в задачах газоанализа атмосферы. - Оптика атмосферы, 1988, т.1, № 2, с. 53 - 58.

76. Петухов В.О., Трушин С.А., Чураков В.В. Одновременная генерация на линиях полос секвенции в лазерах на С02 с оптической накачкой. - Письма в ЖТФ, 1978, т.4, вып. 24, с. 1461 - 1465.

77. Солодухин А.С., Трушин С.А., Чураков В.В. Отпаянный С02 лазер, генерирующий в области 4.3 мкм. - Квантовая электроника, 1986, т. 13, № 4, с. 845 - 847.

78. Маричев В.Н. Платонов А.В. Солдатов А.Н. Сб.: Измерительные приборы для исследования приземных слоев атмосферы. - Томск: ИОА, 1977. - С. 80-86.

79. Vasiljeva A.V., Polunin Yu.P., Soldatov A.N., Romanovskii O.A., Kharchenko O.V., Yudin N.A. The possibilities of a strontium vapor laser using for laser sensing of minor gaseous components of the atmosphere - Optical Memory and Neural Networks (Information Optics). 2009. V.18. №2., P.108-113.

80. Бочковский Д.А., Васильева A.B., Матвиенко Г.Г., Полунин Ю.П!, Романовский О.А., Солдатов А.Н., Харченко О.В., Юдин Н.А., Яковлев С.В. Применимость лазера на парах стронция для решения задач лазерного зондирования газового состава атмосферы. - Оптика атмосферы и океана. 2011. т. 24. №7. с. 295 -301.

81. Wu В., George Т., Schneider М., Urban W., Nelles В., Appl. Phys. В., 52, 163

(1991).

82. Yardley J.T., J.Molec.Spectr., 35, 314 (1970).

83. Басов Н.Г., Ионин А.А., Котков А.А., Курносов A.K. и др., Квант, электрон., 30, 771 (2000).

84. Басов Н.Г., Ионин А.А., Котков А.А., Курносов А.К. и др., Квант, электрон., 30, 859 (2000).

85. Бузыкин О.Г., Иванов С.В., Ионин А.А., Козлов А.Ю. и др., Оптика атмосферы и океана, 14, 400 (2001).

86. KreuzerL.B.,KenyonN.P.,PatelC.K.N.// Science. - 1972. - V.

177. P. 347.

87. В е г n е g g е г S . Ph. D. Thesis ETH. - Zurich, Switzerland, 1988.

88. BerneggerS.andSigrist M.W. // Infrared Phys. - 1990. - V. 30. -P. 375-429.

89. БузыкинО.Г.,ИвановС.В.,ИонинА.А.идр.// Изв. АН. Сер. физич. 2002. Т. 66. С. 962.

90. Яковлев С.В., Романовский О.А., Харченко О.В. Применение обертонного СО лазера для газоанализа атмосферы. - Краткие сообщения по физике ФИАН. 2010. №01. С. 15-18.

91. Ионин А.А., Климачев Ю.М., Козлов А.Ю., Котков А.А., Романовский О.А., Селезнев J1.B., Синицын Д.В., Харченко О.В., Шелестович А.В., Яковлев С.В. Широкодиапазонный СО-лазер в задачах лазерного зондирования малых газовых составляющих атмосферы // Известия Высших учебных заведений. Физика. 2008. № 11. С. 85 - 92.

92. Romanovskii О.А. Minimization of systematic errors at lidar profile reconstruction of atmospheric gase consentrations according to the method of differential absorption. -Proceedings of SPIE, 2005, V. 6160. Part II. P. 267 - 274.

93. Зуев B.B., Романовский О.А. Возможности лидарного зондирования

метеопараметров атмосферы в видимом диапазоне. - ЖПС, 1986', т.45, № 6, с. 998- 1003.

94. Лидарное зондирование газовых составляющих атмосферы методом

дифференциального поглощения. - В кн.: Спектроскопические методы зондирования

атмосферы. Новосибирск: Наука, 1985, с. 57 - 75.

95. Гришин А.И., Матвиенко Г.Г. Исследование высотного распределения статистических характеристик коэффициента обратного рассеяния. - В кн.: Исследования атмосферного аэрозоля с помощью методов лазерного зондирования. Новосибирск: Наука, 1980, с. 167 - 179.

96. Гавриловский В.И., Зуев В.В., Правдин B.JI. Специфика восстановления лидарных профилей влажности из аналоговых эхо - сигналов большого динамического диапазона. - В кн.: Оптико - метеорологические исследования земной атмосферы. Новосибирск: Наука, 1987, с. 234 - 239.

97. Гавриловский В.И., Зуев В.В., Правдин B.JI., Романовский О.А. Влияние аппаратурных искажений лидарных эхо - сигналов на точность восстановления профилей влажности лидарным методом дифференциального поглощения. - В кн: Труды IX Всесоюзного симпозиума по лазерному и акустическому зондированию атмосферы. 4.2, Томск, 1987, с. 259 - 263.

98. Rothman L.S., Gamache R.R., Tipping R.H. et al. The HITRAN Molecular database: Editions of 1991 and 1992. - JQSRT, 1992, V.48, P.469 - 507.

99. Фотоприемники видимого и ИК диапазонов /Под ред. Киеса Р.Дж.М. М.: Мир,

1985,325 с.

100. McClatchey R.A., Fenn R.W., Selby J.E.A. et al. Optical properties of atmosphere. -Report AFCRL-71-0297, Bedford, Mass., 1971, 86 P.

101. Зуев B.E., Комаров B.C. Статистические модели температуры и газовых гомпонент атмосферы. JL: Гидрометеоиздат, 1986. 264 с.

102. Креков Г.М., Рахимов Р.Ф. Оптико - локационная модель континентального аэрозоля. Новосибирск: Наука, 1982. 199 с.

103. Korb C.L., Schwemmer G.K., Famigletti J. e. a. Differential Absorption Lidars for Remote Sensing of Atmosphere Pressure and Temperature Profiles: Final Report. -NASA Technical Memorandum 104618, Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Maryland, 1995, 249 p.

104. Mason J. Lidar measurement of temperature: A new approch. - Appl. Opt., 1975, v.14, N 14, p. 76-78.

105. Sunesson J.A. et al. // Appl. Opt. 33 7045-7058. 1994.

106. Browell E.V. Differential absorption lidar sensing of ozone // Proc. IEEE 77. 419-432. 1989.

107. MeGee T.J. et al. // Opt. Eng. 34 1421-1430. 1995.

108. Higdon N.S. et al. II Appl. Opt. 33 6422-6438. 1994.

109. Toriumi R.H. et al. Tunable solid-state laser differential absorption lidar system for N02 monitoring // Opt. Eng. 35 2371-2375. 1996.

110. Ahmed S.A. et al. II Appl. Opt. 12 121-122. 1973.

111. Carswell A.I. et al. II J. Geophys. Res. 100 1215-1233. 1995.

112. Романовский O.A. Анализ систематических ошибок восстановления лидарных профилей концентраций атмосферных газов методом дифференциального поглощения. - Известия ВУЗов, серия Физика, 2008, № 6, с. 68-73.

113. Зуев В.В., Романовский О.А. Численное моделирование лидарного зондирования газовых компонент атмосферы в средней ИК области спектра. -Оптика атмосферы, 1988, т.12, № 12, с. 29 - 32.

114. Korb C.L. and Weng С J. An effective frequency technique for representing finite bandwith effects in DIAL measurements. - In: Abstracts of Papers of 12 Int. Laser Radar Conference, Aix en Provance, France, 1984, P. 177 - 180.

115. Зуев B.B., Романовский O.A. К учету систематических погрешностей в лидарном методе дифференциального поглощения. - Депон. в ВИНИТИ, per. №4675 -В87 от 25.06.87 г.

116. Kneizys F.X., Shettle F.P., Gallery W.O. e. a. Atmospheric Transmittance/Radiance: Computer Code LOWTRAN 5, Env. Res. Paher, AFCRL - TR - 80 - 0067, 1980,

N 697, 167 P.

117. US standard 1976. NESS, Washington, 1977, P.20233.

118. Zuev V.V., Ponomarev Yu.N., Solodov A.M., Tikhomirov B.A., Romanovsky O.A. The influence of the H20 absorption line center shift by the air pressure on the profile restitution accuracy of the atmospheric humidity using differential absorption method.- Optics Letters, 1985, V.10, N7, P. 318-320.

119. Андреев Ю.М., Зуев B.B., Петрова А.И., Романовский О.А. Учет столкновительных механизмов механизмов на формирование контура линии

СО в области 5 мкм. - В кн.: Материалы VIII Всесоюзного симпозиума по спектроскопии высокого разрешения. 4.1, Томск, 1988, с. 67 - 70.

120. Anderson P.W. Pressure broadening in the microvawe and infrared regions. -Phys. Rev., 1949, V.76, N 5, P.647 - 661.

121. Tsao C.J., Curnutte B. Line - width of pressure - broadened spectral lines. -

J.Q.S.R.T., 1962, V.2,N1, P. 41-91.

122. Зуев B.B., Пономарев Ю.Н., Солодов A.M., Тихомиров Б.А., Парфенова Т.В., Романовский O.A. - Об учете сдвига центра линии поглощения Н20 давлением воздуха при решении задач оптики атмосферы. - ЖПС, 1986, т.45, № 1,

с. 52 - 56.

123. Ansmann A. Errors in ground - based water - vapor DIAL measurements due to Doppler - broadened Rayleigh backscattering. - Appl. Opt., 1985, V. 24, N 21, P. 3476 - 3480.

124. Зуев В.В., Фирсов K.M. Лазерное зондирование стратосферной влажности из космоса: результаты численного моделирования // Исследования Земли из космоса. 2006. №1. С.45-52.

125. Макушкин Ю.С., Мицель A.A., Пономарев Ю.Н., Фирсов K.M. Распространение в атмосфере импульсного инфракрасного излучения в условиях насыщения поглощения. - Изв. ВУЗов, сер. Физика, 1985, № 3, с. 42-46.

126. Вредные вещества в промышленности. Л.: Химия, 1977, 608 с.

127. Beck R., English W., Gurs К. Table of laser lines in gases and vapors*. Berlin, Heidelberg, New York: Springer - Verlag, 1978, 203 P.

128. Зуев B.E., Макушкин Ю.С., Мицель A.A. и др. Диалоговая система для

численного моделирования энергетических потерь оптических волн в атмосфере. - ДАН СССР, 1985, т. 283, № 2, с. 345 - 348.

129. Андреев Ю.М., Зуев В.В., Романовский O.A. Автоматизированная система поиска оптимальных длин волн для лазерного газоанализа методом дифференциального поглощения. 4.1. Методика поиска. - М.: 1988, 32 с. Депон. в ВИНИТИ 25.05.88, per. № 4058 - В88.

130. Несмелова Л.И., Родимова О.Б., Творогов С.Д. Контур спектральной линии и межмолекулярное взаимодействие. Новосибирск: Наука, 1986, 216 с. Clough,

S. A.,M. W. Shephard, E. J. Mlawer, J. S. Delamere, M. J. Iacono, K. Cady-Pereira, S. Boukabara, and P. D. Brown, Atmospheric radiative transfer modeling: a summary of the AER codes, Short Communication, J. Quant. Spectrosc. Radiat. Transfer, 91, 233-244, 2005.

131. Firsov K.M., Kataev M.Yu., Mitsel A.A., Ptashnik I.V., Zuev V.V. Simulation of

gas analisis of the atmosphere by long path method: Computer code LPM. J. Computer Phisics, 1995, N. 9. P. 113-122.

132. Firsov K.M., Ptashnik I.V., Zuev V.V., Kataev M.Yu., Mitsel A.A. The Computer Code SAGDAM for Simulating the Laser Sounding of Atmospheric Gases. -Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer. 1999. T. 61. № 1. C. 25-37.

133. http://www.cfa.harvard.edu/hitran/.

134. Rothman L.S., Gordon I.E., Barbe A. e.a. The HITRAN 2008 molecular spectroscopic database // J. Quant. Spectr. Radiat. Transfer. 2009. V. 110. P. 533 -572.

135. Петухов B.O., Точицкий С.Я., Чураков B.B. TEA лазер с самостоятельным разрядом на ИК переходах Xel, Krl, Arl, Nel. - Квантовая электроника, 1988, т. 15, №3, с. 503 - 506.

136. Кароль И.Л., Розанов В.В., Тимофеев Ю.Н. Газовые примеси в атмосфере. -Л.: Гидрометеоиздат, 1983, 192 с.

137. Бурлаков В.Д., Майер Г.В., Матвиенко Г.Г., Романовский О.А., Солдатов А.Н. Лазерные технологии дистанционного зондирования атмосферы - Известия Высших учебных заведений. Физика. 2010. №9/3. С.11 -21.

138. Яковлев С.В., Романовский О.А., Харченко О.В. Применение обертонного СО лазера для газоанализа атмосферы - Известия Высших учебных заведений. Физика. 2010. № 9/3. С. 29-32.

139. Бочковский Д.А., Васильева А.В., Матвиенко Г.Г.,

Полунин Ю.П., Романовский О.А., Солдатов А.Н., Харченко О.В., Юдин Н.А., Яковлев С.В. Применимость лазера на парах стронция для решения задач лазерного зондирования

«

газового состава атмосферы. - Оптика атмосферы и океана. 2011. т. 24. №7. с. 295 -301.

140. Gueluchviliy G. High - resolution Fowrier spectra of carbon dioxide and three of its isotop species near 4.3 r|m. - J.Mol.Spectroscopy, 1980, V.79, N 1, P. 72 - 83.

141. Бочковский Д.А., Васильева A.B., Долгий С.И., Матвиенко Г.Г., Полунин Ю.П., Романовский О.А., Солдатов А.Н., Харченко О.В., Юдин Н.А., Яковлев С.В. Возможности применения многоволнового стронциевого лазера для дистанционного газоанализа атмосферы. -Прикладная физика. 2012. № 4. С. 100 - 106.

142. Гейко П.П., Романовский О.А., Харченко О.В., Шубин С.Ф. Возможности применения преобразованного по частоте излучения СО и С02 лазеров для газоанализа атмосферы по методу дифференциального поглощения. - М.: 1990,36 с. Депон. в ВИНИТИ 21.12.90, per. № 6378 - В90.

143. Андреев Ю.М., Гейко П.П., Зуев В.В., Романовский О.А. и др. Трассовый газоанализатор на основе перестраиваемого С02 лазера с удвоением частоты. -В кн.: Тезисы докладов III Всесоюзной конференции "Применение лазеров в технологии и системах передачи и обработки информации", 4.4, Применение лазеров для изучения и контроля окружающей Среды. Таллин, 1987,

с. 32-33.

144. Гейко П.П., Романовский О.А., Харченко О.В., Шубин С.Ф. Возможности применения преобразованного по частоте излучения СО и С02 лазеров для газоанализа атмосферы по методу дифференциального поглощения /М.: 36 с. Деп. в ВИНИТИ, 1990. 21.12.90, №6378-В90.

145. Zuev V.V., Romanovsky О.А., Shubin S.F. Multipurpose gas analyser based on C02 and CO lasers and a set of frequency converters. - In: Abstracts of Third National conference with international participation "Lasers and their application", 1988, Plovdiv, Bulgaria, P.181-182.

146. Бочковский Д.А., Васильева A.B., Долгий С.И., Матвиенко Г.Г., Полунин Ю.П., Романовский О.А., Солдатов А.Н., Харченко О.В., Юдин Н.А., Яковлев С.В. Многоволновой лазер на самоограниченных переходах стронция в задачах дистанционного газоанализа атмосферы. - Известия Высших учебных заведений. Физика. 2012. № 4.

С.95 - 102.

147. Романовский O.A., Харченко О.В., Яковлев C.B. Методические аспекты лидарного зондирования малых газовых составляющих атмосферы

по методу дифференциального поглощения. - Журнал прикладной спектроскопии, 2012, Т. 79, № 5, С. 799 - 805.

148. Астахов В.И., Галактионов В.В., Засавицкий И.И. и др. Трассовый измеритель концентрации окиси углерода в атмосфере на основе импульсных диодных лазеров. - Квантовая электроника, 1982, т.9, № 3, с. 513 - 536.

149. Васин И.Л., Зуев В.В., Романовский O.A. Определение концентрации водяного пара в реальной атмосфере. - В кн.: Тезисы докладов X Всесоюзного симпозиума по распространению лазерного излучения в атмосфере. Томск: изд. ТНЦ СО АН СССР, 1989, с. 138.

150. Altman J., Lachman W., Weitkamp С. Remote measurement of atmospheric N20 with DF laser radar. - Appl.Opt., V.19, N 20, P. 3453 - 3457.

151. Murray E.R., Van der Laan J.E. and Hawley J.G Remote measurement of HCl, CH4 and N20 using a single-ended chemical laser lidar system. - Appl. Opt., 1976, V.15, N 12, P.3140-3148.

152. Андреев Ю.М., Гейко П.П., Давыдов B.H., Зуев В.В., Романовский O.A., Шубин С.Ф. Трассовый газоанализатор диапазона 5 мкм, работающий по топографическому отражателю. - В кн.: Оптические свойства земной атмосферы. Изд. ТНЦ СО АН СССР, 1988, с. 132 - 135.

153. Андреев Ю.М., Гейко П.П., Креков Г.М., Романовский O.A. Лазерный газоанализ низкомолекулярных компонент в атмосфере г.Томска. В кн.: Сборник трудов 10 Всесоюзного симпозиума по спектроскопии высокого разрешения, Томск, изд. ТНЦ СО АН СССР, 1991, с.65-70.

154. Andreev Yu.M., Geiko P.P., Krekov G.M., Romanovskii O.A. Detection of trace concentration of some simple pollutants in Tomsk. Proceedings of. SPIE, 1992, V. 1811, p. 367-370.

155. Зуев В.E., Наац И.Э. Обратные задачи лазерного зондирования атмосферы. Новосибирск: Наука, 1982, 242 с.

156. Тихонов А.Н., Арсенин В.Я. Методы решения некорректных задач. М.: Наука,

1979, 282 с.

157. Андреев Ю.М., Гейко П.П., Грибенюков А.И., Зуев В.В., Романовский O.A. ИК параметрические преобразователи частоты в задачах лазерной спектроскопии атмосферы. - Оптика атмосферы, 1988, т.1, № 3, с. 20 - 26.

158. Романовский O.A. Методика и результаты поиска информативных длин волн зондирования газовых компонент атмосферы. - Прикладная физика. 2009. №1. С. 24-30.

159. Mead Patricia F., DeYoung Russell J. A Water Vapor Differential Absorption LID AR Design for Unpiloted Aerial Vehicles. - NASA/TM-2004-2Í3507, Norfolk State University, Norfolk, Virginia Langley Research Center, Hampton, Virginia, December 2004, 67 P.

160. Rosenberg A., Hogan D.B. Lidar techniques of simultenejus temperature and humidity measurements: analysis of Mason's method. - Appl. Opt., 1981, V.20, N19, P.3286 - 3288.

161. Зуев B.B., Романовский O.A. Возможности лидарного зондирования профилей влажности из космоса на линиях поглощения Н20 в области 3 мкм. - В кн: Труды IX Всесоюзного симпозиума по лазерному и акустическому зондированию атмосферы. 4.1, Томск, 1987, с. 362 - 366.

162. Зуев В.В., Романовский O.A. Вопросы лидарного зондирования из космоса водяного пара в стратосфере и тропосфере на линиях поглощения Н20 в области 3 мкм. - Исследование Земли из космоса, 1986, № 5, с. 9 - 17.

163. Березовский В.В., Гандурин A.JL, Игумнов Е.А. и др. Лазерная диагностика примесей аммиака в атмосфере с борта летательного аппарата. - Квантовая электроника, 1987, т.14, № 9, с. 1917 - 1920.

164. Малков И.П., Юрганов Л.Н., Дианов-Клоков В.И. Измерения содержания СО и СН4 в северном и южном полушариях. - Изв. АН СССР, ФАО, 1976, т. 12, № 11, с. 1145 - 1147.

165. Пугачев Н.С., Тарабухин В.М., Юрганов Л.Н. О методике измерения содержания окиси углерода во всей толще атмосферы. - Изв. АН СССР, ФАО, 1978, т.14, № 12, с. 1283 - 1289.

166. Фролов А.Д. Оптический метод определения общего содержания окиси углерода в вертикальном столбе атмосферы. - В кн.: Вопросы инфракрасной спектроскопии атмосферы (Тр. ГГО, вып. 369), Л.: Гидрометеоиздат, 1976,

с.214.

167. Романовский О.А., Харченко О.В. Оценка возможностей обнаружения выбросов окислов азота при бортовом базировании лидара дифференциального поглощения, работающего в средней ИК области спектра. - ЖПС, 1999, Т.66, №6, С.843-845.

168. Romanovskii О.А., Kharchenko O.V. Possibilities of nitrogen oxides airborne lidar sounding using IR molecular laser frequency converters. - Proceedings of SPIE, 1999, v. 3707-25, p. 543 -550.

170. Бондаренко C.JI., Долгий С.И., Зуев B.B. и др. Лазерный многокомпонентный газоанализ приземного слоя атмосферы. - Оптика атмосферы и океана, 1992, т.5, N6, с. 611 -616.

171. Зуев В.В., Мицель А.А., Пташник И.В. О точности дистанционного зондирования угарного газа с использованием 2-й гармоники излучения TEA - СО2 лазера. - Оптика атмосферы и океана, 1992, т.5, N6, с. 970 - 976.

172. Anderson S.G. II Laser Focus World. 1995. N12. P. 15-16.

173. Гейко П.П., Романовский О.А., Харченко О.В. Возможности преобразования частоты СО и С02 лазеров в монокристалле Tl3AsSe3 ". - ЖПС, Т.56, №5, С.774-780 (1992).

174. Карапузников А.И., Пташник И.В., Романовский О.А., Харченко'О.В., Шерстов И.В. Возможности применения вертолетного лидара на основе излучения перестраиваемого TEA С02-лазера для обнаружения утечек метана. Оптика атмосферы и океана, 1999, т. 12, N4, с.364-371.

175. Karapuzikov A.I., Matvienko G.G., Ponomarev Yu.N., Ptashnik I.V., Romanovskii O.A., Sherstov I.V. " Using of TEA C02 laser radiation harmonics in helicopter -borne lidar for the control of the leakages of toxic and dangerously explosive gases". Proceedings of SPIE, 1999, v. 3983-64, p. 476 - 488.

176. Romanovskii O.A. Applicability of airborne lidars based on middle IR gas lasers for gas analysis of the atmosphere. - Proceedings SPIE. 2007. Vol. 6594..65940E. 9 P.

177. H.P.Chou, R.S.Slater, Y.Wang. High-energy, fourth-harmonic generation using C02 lasers. // Appl.Phys. 1998. В 66. 555-559.

178. A.Harasaki, J.Sakuma, T.Itoh, etc. Mid-infrared atmospheric transmittance measurements by using the second and third harmonics of tunable TEA-C02 laser.

ISPIE. 1997. V.3125. P.410-418.

179. D.Cohn, J.Fox, C.Swim. Wavelength agile C02 laser for chemical sensing. // SPIE.

1994. V.2118. P.72-82.

180. J.Fox, J.L.Ahl. High speed tuning mechanism for C02 lidar systems. // Appl.Opt.

1986. V.25. No.21. pp.3830-3834.

181. Karapuzikov A.I., Malov A.N., I.V. Sherstov, "Tunable TEA C02 laser for long -range DIAL lidar" // Infrared Phys. Technol., 41, 2000, p. 77-85.

182. Физические величины / M.: Энергоатомиздат, Под.ред. И.С.Григорьева, Е.З.Мейлихова. 1991. 259 с.

183. Karapuzikov A.I., Matvienko G.G., Ponomarev Yu.N., Ptashnik I.V.,»Romanovskii O.A., Kharchenko O.V., Sherstov I.V. Modeling of Helicopter - Borne Tunable TEA C02 laser DIAL System Emploument for Detection of Methane and Ammonia Leakages. - Infrared Physics and Technology, 2000, V.41, N 2, p. 87 -96.

184. Матвиенко Г.Г., Шаманаев B.C., Романовский O.A., Харченко O.B., Пташник И.В. Применимость DF - лазера для детектирования аэрозоль - газовых выбросов. - Прикладная физика. 2002. №1. С.129-138.

185. Романовский О.А., Яковлев С.В. Применение лидаров бортового базирования на основе HF и DF лазеров для газоанализа атмосферы. - Сборник материалов III Всеросс. конф. мол. ученых «ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ НОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ТРЕТЬЕМ ТЫСЯЧЕЛЕТИИ», Томск, 2006, с. 585-589.

186. Matvienko G.G., Grishin A.I., Kharchenko O.V., Romanovskii O.A., Shamanaev S.V. An airborne DF - laser lidar for detecting aerosol and gas leakages. -Proceedings of SPIE, 2000, v. 4341-73, p. 526-533.

187. Химические лазеры / Под редакцией Р. Гросса и Дж. Ботта, М.: Мир, 1980, 832 с.

188. Зуев В.В., Катаев М.Ю., Макогон М.М., Мицель А.А. // Оптика атмосферы и океана, 1995, т. 8, № 8, с. 1136 - 1164.

189. Altmann J., Lahmann W., and Weitkamp C. Remote measurement of atmospheric N20 with a DF laser lidar // Appl. Optics, 1980, v. 19, N 20, p. 3453 - 3457.

190. Зуев B.E., Кауль Б.В., Самохвалов И.В., Кирков К.И., Цанев В.И. Лазерное

зондирование индустриальных аэрозолей. Новосибирск, "Наука", 1986, 188 с.

I

191. Белан Б.Д., Бурков В.В., Панченко М.В. и др. Некоторые результаты зондирования промышленных выбросов бортовым лидаром "Макрель-2М". // Оптика атмосферы и океана, 1992, т.5, №2, с. 186-192.

192. Matvienko G. G., Ponomarev Yu.N., Romanovskii О. A., Ptashnik I. V. Spectroscopic lidar technology for small space apparatus. - Proceedings of SPIE, 2002, v. 4546-23, p. Ill - 118.

193. Матвиенко Г.Г., Задде Г.О., Фердинандов Э.С., Колев И.Н., Аврамова Р.П.

Корреляционные методы лазерно-локационных измерений скорости ветра. -Новосибирск, Наука, 1985, 223 с.

194. Матвиенко Г.Г., Самохвалов И.В. Применение корреляционного» анализа при лазерных измерениях скорости ветра - Метеорология и гидрология, 1978, N7, с. 99- 103.

195. Матвиенко Г.Г., Аршинов Ю.Ф., Гришин А.И. и др. Лазерное зондирование профилей метеоэлементов. Создание метеорологического лидара. - Труды XI Симпозиума по лазерному и акустическому зондированию атмосферы, Томск: Институт оптики атмосферы, 1993, с. 130- 136.

196. Гришин А.И., Матвиенко Г.Г., Романовский О.А., Харченко О.В. Лидарные методы измерения метеорологических величин и их апаратурная реализация. Метеорология и гидрология, 2001, Т.4, С.87-96.

197. Matvienko G.G., Grishin A.I., Kharchenko O.V., Romanovskii O.A. Near-IR meteorological lidar MEL-01 Proceedings of SPIE, 2000, v. 4035-09 p. 34 - 44.

198. Matvienko G.G., Grishin A.I., Kharchenko O.V., Romanovskii O.A., Matuchnov A.G. Possibility of using a meteorological lidar for measurement of basic meteorological parameters of the atmosphere Proceedings of SPIE, 2005, v. 583245, p. 615-622.

199. Bendat J.S., Piersol A.G. Measurement and Analysys of Random Data. - John Wiley and Sons, New York-London-Sydney, 1967, 408 p.

200. Endeman M., Byer R.L. Simultaneous remote measurements of atmospheric temperature and humidity using a continuously tunable infrared lidar. - Opt. Letters, 1980, V.5, N 10, P. 452 - 454.

201. Romanovskii O.A. Lidar sounding of the atmospheric meteorological parameters. -

Proceedings SPIE. 2007. Vol. 6594. 65940D. 10 P.

202. Third International Lidar Researchers Directory, Compiled by M.P. McCormick.

NASA Langley Research Center, Hampton, Va, (1993) '

203. B.B. Зуев, Г.Г. Матвиенко, O.A. Романовский, O.B. Харченко. Опт. атмосферы и океана, 10(1997)316-321

204. Матвиенко Г.Г., Романовский О.А., Харченко О.В. Моделирование лидарного зондирования метеопараметров атмосферы в области спектра 2 мкм. - ЖПС, 2000, т.67, N6, с. 693-695.

205. Андреев Ю.М., Гейко П.П., Матвиенко Г.Г., Романовский О.А., Харченко О.В. Генераторы комбинационных частот эрбиевых и С02 лазеров в задачах лидарного зондирования метеопараметров атмосферы. - Прикладная физика. 2003. №4. с. 99-104.

206. Кабанов A.M., Кистенев Ю.В., Матвиенко Г.Г., Погодаев В.А., Пономарев Ю.Н., Тихомиров А.Б., Тихомиров Б.А., Романовский О.А., Степанов A.M. Взаимодействие фемтосекундного излучения с биологическим веществом // Под ред. Г.Г. Матвиенко. Томск: Изд. ТПУ. 2007. 144 с.

207. Андрущак Е.А., Иваненко О.И., Орлов Д.А. Твердотельный перестраиваемый лазер на Ti-сапфире с преобразованием частоты для лидара дифференциального поглощения // Биомедицинская электроника. 2001. №1. С.58-67.

208. Гейко П.П., Коцубинская Е.П. Новые двуосные смешанные кристаллы для преобразования частоты фемтосекундных импульсов // Оптика атмосферы и океана 2006. т. 19, № 2-3, С. 124 -129.

209. Petrov V., Yeliseev A., Isaenko L., Lobanov S., Tito A. v, Zondy J.-J. Second harmonic generation and optical parametric amplification in the mid-IR with orthorhombic biaxial crystals LiGaS2 and LiGaSe2 // Appl. Phys. В 2004. V. 78. N5. P. 543-546.

210. Matvienko G.G., Kharchenko O.V., Geiko P.P., Tikhomirov A.A., Romanovskii O.A. Optical parametric oscillators with pumping by femtosecond pulses for broadband lidar gas analysis of atmosphere. - Proceedings of SPIE. 2006. V. 6580.

65800N. 11р.

211. Гейко П.П., Привалов В.Е., Романовский O.A., Харченко О. В. Применение преобразователей частоты излучения фемтосекундных лазеров для лидарного мониторинга атмосферы. - Оптика и спектроскопия. 2010. Т.108. №1. С. 85-91.

212. Гейко П.П., Привалов В.Е., Романовский O.A., Харченко О. В. Преобразователи частоты излучения фемтосекундных лазеров для лидарного мониторинга атмосферы.

- Письма в ЖТФ. 2009. Т.35. Вып.15. С.97-104.

213. Зуев В.В., Романовский O.A. Газоанализ атмосферы методом дифференциального поглощения с помощью С02 лазеров с различной шириной линии лазерного излучения. - Оптика атмосферы и океана, 1995, т.8, № 9, с.1344- 1348.

214. Air Monitoring by Spectroscopic Techniques / Ed. by Markus W. Sigrist, v.127 in Chemical Analusis, A Wiley-Interscience Publication. 1994. 335 р.?

215. Алейников B.C., Масычев В.И. "Лазеры на окиси углерода", М., Радио и связь, 1990.

216. Ионин A.A. В кн. "Энциклопедия низкотемпературной плазмы" Сер. Б, Том XI-4, под ред. С.И. Яковленко, М., Физматлит, 2005, с. 740.

217. Ветошкин С.В., Ионин A.A., Климачев Ю.М., Котков A.A. и др., Квант, электрон., 31, 111 (2007).

218. Ионин A.A., Климачев Ю.М., Козлов А.Ю., Котков A.A. и др., Квант, электрон., 36, 1153 (2006).

219. Бон В., фон Бюлов X., Дасс Ш., Ионин A.A. и др., Квант, электрон., 35, 1126 (2005).

220. Романовский O.A. Харченко О.В., Ионин A.A. Климачев Ю.М. Козлов А.Ю. Котков A.A. Селезнев Л.В. Синицын Д.В.. Яковлев С.В. Лазерное зондирование малых газовых составляющих атмосферы с использованием широкодиапазонного СО лазера // Вестник Академии инженерных наук.

2007. №3. С. 187-214.

221. Ионин A.A., Климачев Ю.М., Козлов А.Ю., Котков A.A., Матвиенко Г.Г.,

Романовский O.A., Харченко О.В., Яковлев С.В. Возможности применения обертонного СО - лазера для дистанционного газоанализа атмосферы -Оптика атмосферы и океана. 2012. Т. 25, № 08. С. 702 - 707.