Lasertutkat eli lidarit soveltuvat mainiosti ilmakehän koostumuksen jatkuvaan tarkkailuun. Voimakkaaseen valopulssiin ja sen takaisinsirontaan perustuva etämittaus mahdollistaa tiedon keräämisen pienhiukkasista ja jopa ilman typpi- ja happimolekyyleistä. Lasertutka luo kapean ja voimakkaan valokeilan taivaalle. Keilan vaimeneminen, siroavan valon määrä ja värin muutos antavat paljon tietoa ilmakehän pienhiukkasista jopa usean kilometrin matkalta.
Pienhiukkassironta ja molekyylisironta ovat väriltään erilaisia. Sirontasignaalien erottelu vaatii paljon valotehoa sekä hyvän värierottelukyvyn vastaanottimelta, mutta onnistuessaan mahdollistaa hiukkaslaadun tunnistuksen. Tyypillisesti värierottelu tehdään optisia suotimia ja monimutkaisia laserlukitusjärjestelmiä hyödyntäen. Tutkimuksessaan Kim Kalmankoski päätyi kuitenkin soveltamaan optiseen alassekoitukseen perustuvaa tuulilidarteknologiaa uudella tavalla.
– Päädyin kasvattamaan sekä lasertehot että signaalikäsittelyn laajuuden merkittävälle tasolle. Uudet tulokset mahdollistavat sironnan mittaamisen kerralla koko sirontaspektrin alueella ilman kapeita optisia suotimia. Erityisesti molekyylisirontaspektrin tulkinta voi tulevaisuudessa mahdollistaa jopa ilmakehän jatkuvan lämpötilaprofiloinnin, Kalmankoski kertoo.
Pirkkalasta kotoisin oleva Kim Kalmankoski teki väitöstutkimuksensa Tampereen yliopiston soveltavan optiikan ryhmässä.
Väitöstilaisuus perjantaina 6. kesäkuuta
Diplomi-insinööri Kim Kalmankosken fysiikan alaan kuuluva väitöskirja Spectral Detection of Molecular Scattering with Coherent Heterodyne Lidar tarkastetaan julkisesti Tampereen yliopiston tekniikan ja luonnontieteiden tiedekunnassa perjantaina 6.6.2025 kello 12 Hervannan kampuksella luentosalissa TB109 (Korkeakoulunkatu 1, Tampere).
Vastaväittäjänä toimii professori Christian Pedersen Tanskan teknillisestä yliopistosta. Kustoksena toimii professori Juha Toivonen Tampereen yliopiston tekniikan ja luonnontieteiden tiedokunnasta.