Lidar cohérent à peigne de fréquences éléctro-optique pour la mesure du CO2 : conception et impact du speckle

International audienceWe report on the preliminary design of a dual electro-optic frequency comb (EOFC) lidar system for integrated path differential absorption (IPDA) measurements. We discuss the principle of gas concentration measurements by means of EOFCs in a dual comb spectroscopy (DCS) setup in the presence of speckle noise. Concentration measurements of a pure CO2 gas cell are carried out using light backscattered from different surfaces. The precision of the concentration measurement is observed to depend on the roughness of the backscattering surface. Additionally, we present an example of remote surface characterization exploiting speckle noise correlation in a dual EOFC system. We manage to observe and quantify the roughness of a textile sample using a simple experimental setup.Nous rapportons la conception d'un système lidar à double peigne de fréquence électro-optique (EOFC) pour les mesures d'absorption différentielle de chemin intégré (IPDA). Nous discutons d'abord le principe des mesures de concentration de gaz au moyen d'EOFC dans un mode de détection cohérent. Les mesures de concentration de CO2 et de C2H2 purs dans des cellules de gaz à fibre sont présentées. Dans la deuxième partie, l'impact du bruit de chatoiement sur un système lidar basé sur EOFC est évalué. La précision de la mesure de la concentration dépend de la rugosité de la surface de rétrodiffusion. Pour illustrer la dépendance de l'erreur dans l'estimation de la concentration avec la rugosité de surface, des mesures de concentration de CO2 pur et de cellules à gaz C2H2 ont été effectuées à l'aide de la lumière rétrodiffusée à partir de différentes surfaces dans une configuration double EOFC. Les résultats suggèrent qu'il est possible d'utiliser un système basé sur l'EOFC pour la caractérisation de surface

Lidar cohérent à peigne de fréquences éléctro-optique pour la mesure du CO2 : conception et impact du speckle

International audienceWe report on the preliminary design of a dual electro-optic frequency comb (EOFC) lidar system for integrated path differential absorption (IPDA) measurements. We discuss the principle of gas concentration measurements by means of EOFCs in a dual comb spectroscopy (DCS) setup in the presence of speckle noise. Concentration measurements of a pure CO2 gas cell are carried out using light backscattered from different surfaces. The precision of the concentration measurement is observed to depend on the roughness of the backscattering surface. Additionally, we present an example of remote surface characterization exploiting speckle noise correlation in a dual EOFC system. We manage to observe and quantify the roughness of a textile sample using a simple experimental setup.Nous rapportons la conception d'un système lidar à double peigne de fréquence électro-optique (EOFC) pour les mesures d'absorption différentielle de chemin intégré (IPDA). Nous discutons d'abord le principe des mesures de concentration de gaz au moyen d'EOFC dans un mode de détection cohérent. Les mesures de concentration de CO2 et de C2H2 purs dans des cellules de gaz à fibre sont présentées. Dans la deuxième partie, l'impact du bruit de chatoiement sur un système lidar basé sur EOFC est évalué. La précision de la mesure de la concentration dépend de la rugosité de la surface de rétrodiffusion. Pour illustrer la dépendance de l'erreur dans l'estimation de la concentration avec la rugosité de surface, des mesures de concentration de CO2 pur et de cellules à gaz C2H2 ont été effectuées à l'aide de la lumière rétrodiffusée à partir de différentes surfaces dans une configuration double EOFC. Les résultats suggèrent qu'il est possible d'utiliser un système basé sur l'EOFC pour la caractérisation de surface

Minimum description length approach for unsupervised spectral unmixing of multiple interfering gas species

International audienceWe address an original statistical method for unsupervised identification and concentration estimation of spectrally interfering gas components of unknown nature and number. We show that such spectral unmixing can be efficiently achieved using information criteria derived from the Minimum Description Length (MDL) principle, outperforming standard information criteria such as AICc or BIC. In the context of spectroscopic applications, we also show that the most efficient MDL technique implemented shows good robustness to experimental artifacts

Méthode non supervisée d'identification de composés gazeux pour la spectroscopie d'absorption

National audienc

1.6 Micron Fiber Laser Source for CH

We report on the development of a new pulsed fiber laser source at 1645.5 nm, based on stimulated Raman amplification. This laser source is intended to be used in a future lidar system, dedicated to methane gas leak monitoring in the vicinity of industrial facilities. In this paper we discuss reasons for choosing the 1645.5 nm wavelength, and then we present the two-stage amplification architecture of our fiber laser source under development. Recent experimental results are provided and perspectives are drawn

Hybrid fiber/bulk DIAL-Doppler lidar for CO2 and wind measurement at 2.05 µm

International audienceWe report on the development of a DIfferential Absorption Lidar (DIAL) with coherent detection using a hybrid fiber/bulk laser for CO2 and wind measurement at 2.05 µm. Peak power is limited at 0.6 kW by Stimulated Brillouin Scattering in the fibered part. A Ho:YLF bulk amplifier allows to overcome this limitation, providing 12-19 dB additional gain depending on the pulse repetition frequency. The hybrid fiber/bulk architecture delivers laser pulses of 1.5 mJ, 200 ns at 20 kHz (30 W average power). The architecture provides easy tunability on pulse repetition frequency, duration, and wavelength emission around the absorption line. This flexibility allows for the adjustment of the compromise between measurement range and precision. Firsts measurements of CO2 Volume Mixing Ratio (VMR) and wind speed are currently being carried out. Then, the system will be used to measure CO2 emissions from thermal plants and atmospheric CO2 fluxes using eddy covariance calculations.1.</p

A multi-channel Raman Lidar in photon counting mode using SiPM technology

International audienceWe develop a multi-channel Raman Lidar for future monitoring of nitrogen, hydrogen and water vapor profiles along galleries containing radioactive wastes. We report preliminary measurements of N2 and H2O using photon counting SiPMs detectors

New developments in active sensing at ONERA

International audienceThe paper presents some of the technology maturing activity on lidar for standoff gas sensing at ONERA

Laser hybride fibre-crystal pour la télédétection du CO2 et de la vitesse du vent à 2,05 μm

International audienceThis paper presents a laser source designed to measure CO2 mixing ratio and wind speed at 2.05 µm using the DIfferential Absorption Lidar (DIAL) method with coherent detection. The all-fiber part of the laser offers robustness, high spatial and spectral quality and versatility. The main limitation in a single-frequency fiber laser source weighs on the signal peak power, which is limited by stimulated Brillouin scattering (SBS). The second part is a single-pass free-space amplifier able to achieve higher peak power, while maintaining low alignment sensitivity. We use a Ho:YLF crystal which is a good candidate to perform efficient power scaling at 2.05 µm. For 200 ns laser pulses, we achieved 1.2 mJ at 20 kHz and 9 mJ at 1 kHz repetition rate.Cet article présente une source laser conçue pour mesurer le rapport de mélange du CO2 et la vitesse du vent à 2,05 μm en utilisant la méthode DIAL (DIfferential Absorption Lidar) en détection cohérente. La partie entièrement fibrée du laser offre robustesse, haute qualité spatiale et spectrale et polyvalence. La principale limitation d'une source laser à fibre mono-fréquence est la puissance crête atteignable, qui est limitée par la diffusion Brillouin stimulée (SBS). La deuxième partie est un amplificateur en espace libre à un seul passage capable d'atteindre une puissance crête plus élevée, tout en maintenant une faible sensibilité à l'alignement. Nous utilisons un cristal Ho:YLF qui est un bon candidat pour réaliser une montée en puissance efficace à 2,05 μm. Pour des impulsions laser de 200 ns, nous avons atteint 1,2 mJ à 20 kHz et 9 mJ pour une fréquence de répétition de 1 kHz

Laser hybride fibre-crystal pour la télédétection du CO2 et de la vitesse du vent à 2,05 μm

International audienceThis paper presents a laser source designed to measure CO2 mixing ratio and wind speed at 2.05 µm using the DIfferential Absorption Lidar (DIAL) method with coherent detection. The all-fiber part of the laser offers robustness, high spatial and spectral quality and versatility. The main limitation in a single-frequency fiber laser source weighs on the signal peak power, which is limited by stimulated Brillouin scattering (SBS). The second part is a single-pass free-space amplifier able to achieve higher peak power, while maintaining low alignment sensitivity. We use a Ho:YLF crystal which is a good candidate to perform efficient power scaling at 2.05 µm. For 200 ns laser pulses, we achieved 1.2 mJ at 20 kHz and 9 mJ at 1 kHz repetition rate.Cet article présente une source laser conçue pour mesurer le rapport de mélange du CO2 et la vitesse du vent à 2,05 μm en utilisant la méthode DIAL (DIfferential Absorption Lidar) en détection cohérente. La partie entièrement fibrée du laser offre robustesse, haute qualité spatiale et spectrale et polyvalence. La principale limitation d'une source laser à fibre mono-fréquence est la puissance crête atteignable, qui est limitée par la diffusion Brillouin stimulée (SBS). La deuxième partie est un amplificateur en espace libre à un seul passage capable d'atteindre une puissance crête plus élevée, tout en maintenant une faible sensibilité à l'alignement. Nous utilisons un cristal Ho:YLF qui est un bon candidat pour réaliser une montée en puissance efficace à 2,05 μm. Pour des impulsions laser de 200 ns, nous avons atteint 1,2 mJ à 20 kHz et 9 mJ pour une fréquence de répétition de 1 kHz