de la teorie la cercetare experimentala

DEVELOPING THE EMERGING RESEARCH POTENTIAL OF ROMANIAN LIDAR CENTRE-Project no. 229907 * REGPOT-2008-1

Observatorul Atmosferic Roman, Magurele,25 ianuarie 2012

DEZVOLTAREA TELEDETECTIEI LASERIN ROMANIA

De la teorie la cercetarea experimentalap

Prof. univ. dr. Sabina STEFAN



Teledetectia laser -Laser Remote Sensing (LRS)termen general care descrie tehnica prin care se obtin informatiidespre sisteme aflate la distanta mare, cu ajutorul laserului.

Acestei tehnici i se mai spune LIDARLIDAR (Light Detection And Ranging)Acestei tehnici i se mai spune-LIDARLIDAR (Light Detection And Ranging)

Laserul este un dispozitiv care genereaza sau amplifica lumina la felcum un tranzistor sau un tub electronic cu vid genereaza sauamplifica semnale electronice la frecvente audio, radio sau indomeniul microundelor.




Cuvantul laser reprezinta primele litere din expresia in limba

engleza:,,light amplification by stimulated emission of radiation”

ceea ce semnifica:,,amplificarea luminii prin emisia stimulata a radiatiei”.

Einstein poate fi considerat “parintele”Einstein poate fi considerat parintelelaserului. El a enuntat principiile defuncționare ale laserului în 1916, printr-oevaluare a consecințelor legii radiației a luiț g țMax Planck și introducerea conceptelor deemisie spontana și emisie stimulata.Aceste rezultate teoretice au fost uitate însă


pînă după cel de-al doilea razboi mondial.



Primul laser funcțional a fost construit de Theodor Maiman în 1960 și avea ca mediu activ un cristal sintetic de rubin pompat cu pulsuri.

Primul laser cu gaz a fost construit de fizicianul iranian Ali Javan în 1960, folosind un amestec de heliu și neon, care producea un fascicul cu lungimea de undă de 1,15 μm (infrarosul apropiat), spre deosebire de laserii actuali cu He-Ne care emit în general în domeniul vizibil, la 633 nm.

România a fost a patra țară din lume în care s-au realizat laseri în urma unor cercetări întreprinse de un colectiv condus de Ion I Agarbiceanu (fiul scriitoruluicercetări întreprinse de un colectiv condus de Ion I Agarbiceanu (fiul scriitorului Ion Agarbiceanu). Rezultatul lor a fost raportat în 1961.




Un exemplu de lasermicroscopic (sus) şi

l (unul gigantic (jos




Un laser reglatpe lungimea deundă dingalben asodiului, folositpentru a excitaatomii de sodiudin păturilesuperioare aleatmosferei

Un laser cu heliu-neon. Segmentulluminos din centru nu este raza laser,ci tubul de descărcare; pe ecranuldin dreapta se poate observa punctul


din dreapta se poate observa punctulluminos produs de fascicului laser.



România va dezvolta cel mai puternic LASER din istorie la cel mai marecentru ştiinţific internaţional din estul Europei – ELI Nuclear Physics, într-ocolaborare cu Cehia şi Ungaria. Cu un puternic impact pozitiv, economic şisocial acesta va deschide noi oportunităţi pentru ştiinţă tehnologie şisocial, acesta va deschide noi oportunităţi pentru ştiinţă, tehnologie şiindustrie, punând UE în faţa economiilor mondiale concurente.Prima facilitate de cercetare paneuropeană se va numi Extrem LightInfrastructure (ELI) şi va fi construită la Măgurele, lângă Bucureşti. Aici se vor

î ădezvolta tehnologii superioare celor de la CERN şi o locaţie întinsă de miliarde deeuro. Dintre cele trei ţări implicate în prima parte a proiectului, în România se vorinvesti cel mai mult, 280 de milioane de euro, în Cehia - 260 mil. euro, iar în Ungaria- 180 mil. euro. ELI - Măgurele va funcţiona cu peste 300 de cercetători români180 mil. euro. ELI Măgurele va funcţiona cu peste 300 de cercetători români(tehnicieni, ingineri etc.) din cadrul institutelor de la noi, dar va atrage şi mulţicercetători străini. Facilitatea va include cea mai puternică sursă LASER din lumeşi mai multe laboratoare pentru dezvoltarea diferitelor utilizări. Străinii vor veni laMă l t i t ibil i i i i lţi t d ţi â i fi t iMăgurele pentru experimente posibile numai aici şi mulţi studenţi români vor fi atraşispre cercetare (Dr. Marius Enachescu art. in Economistul 3263).

http://www.youtube.com/watch?v=Te94XQBynNs Prof. univ. dr. Sabina STEFAN



APLICATIILE LASERULUIAPLICATIILE LASERULUI

Holografia este o metodă deînregistrare a unei imaginitridimensionale pe un suport în generaltridimensionale pe un suport în generalbidimensional. Astfel, holografia este oformă avansată a tehnicii fotografice;înregistrările obținute se numescg țholograme. Aceeași metodă se poateaplica și la înregistrarea, redarea șiprelucrarea datelor de altă natură decâtcele vizuale.

Două fotografii ale unei singure holograme luate din diferite poziţiidin diferite poziţii1.Leith, E.N. (1962). „Reconstructed wavefronts and communication theory”. J. Opt. Soc. Am. 52 (10): 1123–1130. doi:10.1364/JOSA.52.001123.




Medicina:bisturiu cu laser, înlăturarea tatuajelor, stomatologie, oftalmologie, acupunctură

Industrie și comert: prelucrări de metale si materiale textile, cititoare de coduri de bare, imprimare

•Aplicatii industriale: sudarea cu laser, taierea cu laser, gravarea cu laser, marcarea cu laser, crestarea cu laser, sinterizarea selectiva cu laser sinterizarea prin scanteiesinterizarea selectiva cu laser, sinterizarea prin scanteie.

• Comunicatii prin fibra optica


•Înregistrarea și redarea CD-urilor și DVD-urilor.



Teledetectie laser

Exista doua tipuri principale de teledetectie: teledetectie pasiva siteledetectie activa.

Senzorii pasivi detecteaza radiatia naturala care este emisa sau saureflectata de obiecte sau zone invecinate acestora. Lumina de la soare(radiatia solara) reflectata este cea mai comuna sursa de radiatiemasurata de senzorii pasivi. Exemple de sensori pasivi: fotografia,radiometrele.

Teledetectia activa presupune emiterea de energie care sa scanezep p gobiecte si arii dupa care un sensor detecteaza si masoara radiatiareflectata sau imprastiata inapoi de la tinta. RADAR-ul si LIDAR-ul suntexemple de teledetectie activa .




Teledetectia face posibila strangerea de date din arii inaccesibile sau

periculoase; permite monitorizarea despaduririlor Amazonienepericuloase; permite monitorizarea despaduririlor Amazoniene,

caracteristicilor ghetarilorin Arctica sau Antarctica si adancimea la

coasta su in largul marilor si oceanelor.g

Permite prin platformele orbitale si masuratorile de la sol urmarirea

fenomenelor atmosferice extreme de mai scurta sau lunga durata ca El

Nino dar si starea si compozitia atmosferei pe arii extinse si la nivel

globalglobal.




Lidarul de fizica norului (CPL) este un lidar deLidarul de fizica norului (CPL) este un lidar deretroimprastiere care opereaza la trei lungimi de unda :1064, 532, and 355 nm. El detecteaza cu rezolutiespatiala si temporala ridicata nori cirrus si aerosoli; seobtin: imagini de sectiuni timp-inaltime-height; straturiobtin: imagini de sectiuni timp inaltime height; straturide nor si de aerosol; adancimea optica a norilor;straturi de aerosol; PBL; profile ale extinctiei.

http://science.gsfc.nasa.gov/sed/index.cfm?fuseAction=projects.

GLAS (Geoscience Laser Altimeter System- Sistem dealtimetrie laser pentru Geostiinte-Altimetru laser) esteprimul lidar pentru observatii globale continui asuprap p g pPamantului.is the first laser-ranging (lidar) instrument forcontinuous global observations ale Pamantului. Este la bordulsatelitului ICESat (Ice Cloud and Elevation Satellite) faceobservatii atmosferice unice care includ: topografia ghetarilor,p g g ,proprietatile norilor si cele atmosferice, inaltimea si grosimeastraturilor de nori importanteradiativ. Toate aceste obervatii simasuratori sunt folosite in prevederea vremii si estimarileclimatice.



Ceilometrul este un mini-lidar carefoloseste o dioda laser de 910 nm caretransmite pulsuri de 10 khz la uninterval de 2 secunde .Poate fi folosit inpozitie verticala sau inclinat la 12 grade.




Lidarul de la bordul satelitului CALIPSOLidar (Cloud Aerosol Lidar andInfrared Pathfinder SatelliteObservation) lansat in 28Aprilie, 2006.Datele Calipso sunt prezentate in diferitefeluri. Imaginile de la satelitul Calipso aratasectiuni prin straturi de aerosol (mijloc)sectiuni prin straturi de aerosol (mijloc),acoperirea cu nori (sus) si datele de lalidarul de pe un avion obtinute la acelasimoment de timp (jos).




Cursuri:

Optica, spectroscopie, plasma laser

Fizica atmosferei

Metode si echipamente de investigarea atmosferei




Primele experimente de teledetectie


de la teorie la cercetare experimentala

Documents