Infrapuna-aallonpituuksien havainnointi laserkaviteetin sisäistä taajuussummausta käyttäen
Patokoski, Kim (2016)
2016
Teknis-luonnontieteellinen koulutusohjelma
Luonnontieteiden tiedekunta - Faculty of Natural Sciences
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2016-09-07
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201609014480
https://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201609014480
Tiivistelmä
Infrapunavalon havainnointi toteutetaan normaalisti jäähdytetyillä puolijohdehavaitsimilla, joiden nopeus tai herkkyys ei ole samaa tasoa näkyvän valon alueella käytettävien havaitsimien kanssa. Epälineaarinen summataajuusmuunnos infrapunalta lähes näkyvän valon alueelle mahdollistaa jo olemassa olevien herkkien ja nopeiden havaitsimien käytön infrapuna-aallonpituuksien havainnoinnissa.
Tehokkaan taajuussummauksen aikaansaamiseksi vaaditaan epälineaarinen väliaine, jonka läpi kulkiessaan infrapunavalo summautuu toiseen samalla polulla kulkevaan valoon. Epälineaarinen prosessi on voimakkaasti riippuva summautuvien valonsäteiden tehosta. Kun epälineaarinen väliaine asetetaan laserkaviteetin sisään, saavutetaan huomattavasti suurempi summautuvan valon teho, kuin normaalisti laserkaviteetin ulkopuolella. Suuri kaviteetin sisäinen teho mahdollistaa tehokkaamman summataajuusmuunnoksen, vaikka summattava infrapunavalo ei olisikaan kovin voimakasta.
Työssä tarkastellaan aiempiin julkaisuihin perustuvan summataajuuskaviteetin suunnittelua ja rakentamista, sekä havainnollistetaan rakennetun summataajuushavaitsimen toimintaa. Havaitsin toimii 2,8-4,8 μm:n aallonpituusvälillä, muuntaen infrapunan 1064 nm:n laservalon avulla 771-870 nm:n aallonpituusvälille. Kolmen mikrometrin alueella havaitsimen kaistanleveys on 4,9 nm. Aallonpituusalue sekä kaistanleveys ovat riippuvaisia käytettävän epälineaarisen kiteen ominaisuuksista.
Hyvän muuntohyötysuhteen omaava summataajushavaitsin mahdollistaa uutta teknologiaa, kun näkyvän aallonpituusalueen sovelluksia voidaan siirtää infrapunalle. Esimerkiksi infrapunalasertutka (IR-Lidar) hyötyy nopeasta havaintolaitteesta.
Tehokkaan taajuussummauksen aikaansaamiseksi vaaditaan epälineaarinen väliaine, jonka läpi kulkiessaan infrapunavalo summautuu toiseen samalla polulla kulkevaan valoon. Epälineaarinen prosessi on voimakkaasti riippuva summautuvien valonsäteiden tehosta. Kun epälineaarinen väliaine asetetaan laserkaviteetin sisään, saavutetaan huomattavasti suurempi summautuvan valon teho, kuin normaalisti laserkaviteetin ulkopuolella. Suuri kaviteetin sisäinen teho mahdollistaa tehokkaamman summataajuusmuunnoksen, vaikka summattava infrapunavalo ei olisikaan kovin voimakasta.
Työssä tarkastellaan aiempiin julkaisuihin perustuvan summataajuuskaviteetin suunnittelua ja rakentamista, sekä havainnollistetaan rakennetun summataajuushavaitsimen toimintaa. Havaitsin toimii 2,8-4,8 μm:n aallonpituusvälillä, muuntaen infrapunan 1064 nm:n laservalon avulla 771-870 nm:n aallonpituusvälille. Kolmen mikrometrin alueella havaitsimen kaistanleveys on 4,9 nm. Aallonpituusalue sekä kaistanleveys ovat riippuvaisia käytettävän epälineaarisen kiteen ominaisuuksista.
Hyvän muuntohyötysuhteen omaava summataajushavaitsin mahdollistaa uutta teknologiaa, kun näkyvän aallonpituusalueen sovelluksia voidaan siirtää infrapunalle. Esimerkiksi infrapunalasertutka (IR-Lidar) hyötyy nopeasta havaintolaitteesta.