Meeting Minute on laser expertise from ACTRIS FR and ACTRIS CARS-ARS === ###### tags: `Laser` `Meeting` `Spécification` `Stratégie` :::info - **Location:** Visio - **Date:** Fev 8, 2023 10:00 AM (CET) - **Date:** Fev 14, 2023 2:00 PM (CET) - **MAJ** Mar 13, 2023 - **Agenda** **Réunion 1: ACTRIS-FR** 1. Participants `10min` > SIRTA Sir station > [name=C. Pietras (CP)] IPRAL rsponsable d'équipe > [name=F. Lapouge (FL)] Optique + laser > La Réunion > [name=N. Marquestaut (NM)] > Lille - Lle station > [name=T. Podvin (TP)] > OPGC - Cle station > [name=P. Freville (PF)] 2. Présentation du problème laser IPRAL `10min` > [name=CP] présente les problèmes successifs rencontrés avec la leaser IPRAL 3. Discussion `90min` **Réunion 2: CARS-ARES** 1. Participants `10min` > SIRTA Sir station > [name=C. Pietras (CP)] IPRAL rsponsable d'équipe > [name=F. Lapouge (FL)] Optique + laser > [name=P. Delville (PD)] Optique + mécanique > Other ACTRIS stations > [name= ] > [name= ] > [name= ] > [name= ] > 2. - **Contact:** CP <christophe.pietras@lmd.ipsl.fr> - **Host:** CP - **Reference:** [CP présentation on recent laser issue at SIRTA](https://https://box.in2p3.fr/index.php/apps/files/?dir=/GTAL&openfile=24278594) **Réunion 3: SIRTA** 1. Participants > SIRTA Sir station > [name=C. Pietras (CP)] IPRAL responsable d'équipe > [name=F. Lapouge (FL)] Optique + laser > [name=P. Delville (PD)] Optique + mécanique > Prestataire Lumibird > [name=T. Eckes (TE)] Ingénieur Technico Commercial - France > [name=M. Ranc (MR)] responsable de la ligne de produit Laser à solides > [name=Lilian Arotcharen (LA)] responsable SAV des lasers Quantel 2. Visite du lidar IPRAL `30min` > [name=CP] présente les problèmes successifs rencontrés avec la leaser IPRAL 3. Discussion sur le choix du nouveau laser `90min` ::: :dart: Objectif --- - Analyser le problème laser subi par le SIRTA: identifier la problématique. Comparer avec les problèmes rencontrés par les autres stations - Choix stratégique adopés par le SIRTA sur le court terme. QU'en est il sur le long terme - Peux t'on dégager une stratégie long terme commune pour ACTRIS-FR? - Quel serait alors les specs laser, les recommandations? est ce que ce serait compatible pour l'activité aérosol trop d'ACTRIS-Earlinet? :lightning_cloud: Description de la situation --- - Laser spectra endommagé: Casse de deux barreaux,fuite d'eau, optiques HS - photos ![](https://i.imgur.com/OsVDr7y.jpg) ![](https://i.imgur.com/CiBEHvK.jpg) ![](https://i.imgur.com/L95bQhA.jpg) ![](https://i.imgur.com/1NqGWvb.jpg) - Coût de 25k€ - Ajouter la maintenance de l'année 2023 - Aucune garantie d fonctionnement correct et stable à l'avenir - Nouvelle stratégie SIRTA - Intégrer le laser Quantel Brillant sur IPRAL et tester - Etudier les solutions possibles pour l'acquisition d'un nouveau laser - Organiser des réunions avec ACTRIS France et ACTRIS CARS pour échanger. ![](https://i.imgur.com/jirPvte.jpg) :books: CR réunion 1 ACTRIS-FR 8 Février 2023 --- - présentation du pb spcifique SIRTA (CP) - Echanges sur les systemes en cours: Qsmart Lille, Qsmart OHP? Inline Spectra - OPAR: laser diode innolas qui doit remplacer le spectra 290 sur l'ozone tropo. OPAR a eu une casse severe sur 1 barreau + electronique. - tester l'innolas pour avoir plus de recul sur la fiabilité et maintenance. - CP et FL doivent aller voir le pumped diode du LMD --> garanti 5 millards de shots --> retour de l'équipe Limag - NM: innolas ~ 100k€ avec une adaptation gamme pour le 266nm. - TP: quantel merion 9 ~ <160k€ - TP: Donc dans la commande numérique on peut demander à avoir 1 tirs sur deux ou 1 titrs sur trois donc tu réduis le taux de répétition donc on passe de 100Hz à 50Hz. Ainsi on peut réduire l'énergie des laser diode pumped - Pour les lidars ACTRIS tropo aerosol, pas de raisons de passer en diode (Cf TP). A confimer avec les experts CARS. - Questionnement sur la qualité et la pertinence des devis des réparations avec Quantel (vf TP). Mais c'est surtout pour l'Ultra fait aux états unis. (Qsmart et DPFS sont fabriqués en france). - Pour info, Les diodes de chez innolas sont fournis chez lumibird (cf TP&NM) - Innolas se déplace t'il: - Pour le lidar OPAR (ex-Marcel), OPAR demande une extension de garantie piece / oeuvre pour pdt 5ans, innolas peut intervenir mais cher et il faut que OPAR rachete un laser diode pumped imnnolas mais cette fois sur 355nm. - Polarisation: que demander aux fournisseurs laser?: OPGC: polar à 532 et 355: linéaire et 532 horizontal et 355 verticale pour l'inverse. Lille veut polar partout donc comme le 1064 est mal polarisé (non linéaire) donc lille rajoute un système waveplate/glann un waveplate 3 lambda. le glann purifie les 3 longueur d'onde. - Le DPSS merion a la polar du 1064> 90% verticale comme pour le 532, celle du 355 est bien horizontale, - TP envoie la mailing liste opticien CNRS pour demander si ils ont des spares en barreaux. - PF s'interroge sur la durée de disponibilité des consommables. - CP voit avec PF et avec NM pour fournir les lampes flashs des pro 290 du SIRTA qui ainsi ne seraient pas perdus (si on n'utilise plus le spectra) - PF: mauvais retour du SAV quantel france, pas compétent pour traiter les lasers Quantel-USA. - qqes réserves malgrè tout en lumibird même france pour PF - En revanche TP a un retour très positif sur l'installation du DPS à Lille. Peronnel lumibird très compétent. - Pourquoi 15m et pas 7.5m --> si on passe de Qray vers Qsmart est ce qu'on change ou pas? --> surement nécessaire si mesure du trigger delay mais sinon pas vital - 8192*2 max sur les licels. 2 puissance 14. 16384 = niveaux utilisés par Lille et OPGC. Au SIRTA on limite à 4000 points (cf MAD et CB optimisation taille des fichiers) - Si changement de laser: dimension de la tête laser pour lila et OPGC contraint car fixé ¹a la verticale sur les tlescope. Moins contraint pour le SIRTA. - Experience de TP: lumibrid très facile a connecter et déconnecter. - PF: SAV. Volker recommendait d'acheter de l'innolas: argument, en plus ils ont un SAV au top. Tres réactif. Mais innolas ils sont à Munich. Aurions nous un SAV aussi bon avec Quantel? - TP mentionne qu'un gros avantage du Qsmart est qu'il assure 100M de tirs (au lieu de 30 pour le spectra par ex....) - Discussion sur le reforidissement: le Qsmqrt est air-eau. Le Merion-9 est eau-eau avec QWuantel qui fournit le chiller. - TP mentionne aussi avantage de quantel est que le laser se branche directement sur une prise. Synthèse des conclusions par CP et TP et PD --- - Il ressort des discussions ACTRIS-FR qu'il n'est pas forcément ntéressant d'investir dans un laser coûteux type diode pumped pour les lidars opérationel tropo aérosols - Néanmoins il ne ressort pas de façon évidente un type de laser type lampe flashs qui réponde parfaitement aux critères et fiabilibilité, stabilité, facilité de maintenance et rapidité de prise en charge en cas de réparation. Seul comparaison le quantel Qsmart 450. Manifestement mis à part l'OPGC avec l'INDI, tous ont eu des soucis avec le spectra même l'équipe Limag LMD qui a opté pour un changement de laser vers quantel diode. - Au vu des discussions et des mesures obtenues avec le Brillant 1064/532nm sur le système IPRAL, le SIRTA s'orienterait il vers un achat d'un Qsmart 450 QUantel en attendant ~30M de tirs et voir si un passage vers un laser diode pumped s'avère nécessaire d'ici qes année? - A moins que les collègues ACTRIS CARS suggère un autre modèle de laser flash lamps. - Autres points qui sont en faveur du choix Qsmart 450 de quantel sont: - que l'OHP va certainement en acheter un pour leur système - on pourrait au moins identifier un achat à l'avenir d'une tête  laser qsmart en spare qui pourrait faire office de remplacement pour au moins 3 sites ( Sirta, Lille et OHP) lors de réparation. - Pour info,  j'avais demandé le prix d'un qsmart450 fin 2022 (**33 K€**) mais ca reste négociable au moins à 10% en moins - Le prix d'une rechange de tête laser complète ( sans le rack alim mais avec 2W et 3W  ) **27 K€** - Prix des HG 2W et 3 W : **5.5k€** chacun - Prix des lampes flashes : **400 € x2** mais pour 100 M de tirs - Malgré les réserves probables d'Actris Cars  ( Volker) pour le support technique Lumibird, PD relève qu'en 2020 elle avait eu un bon contact avec lumibird pour le laser brillant, .. le service technique est juste à côté de Palaiseau dans la ZA de courtaboeuf. - TP mentionne de voir l'aspect pratique: - Lumibird est en France, - les lasers Qsmart sont fait en France...). - Le prix des pompés par lampes flashes  reste raisonnable au moins par rapport à Spectra. :question: Préparation réunion 2 webinar CARS prévue le 14 février 2023 --- 1. Avez vous d'autres modèles et fournisseurs de lasers lampes flashs que Quantel et Innolas? Est ce que celui qui équippe PolyXT est bien un continuum Inlite? y a t'il un modèle plus rrécent? 2. Quels avantages voyez vous à passer en diode pumped? 5Milliards de tirs rien de plus? 3. Avez vous un recul > 1 na de fonctionnement avec des lasers diode pumped? 4. Quels sont les specs minimale sur le laser pour ACTRIS aerosol tropo en terme d'énergie, en terme de divergence de faisceau 5. Que recommendez vous comme stratégie pour le SIRTA dans la situation actuelle de panne urgente avec budget limité? 6. Voyez vous une stratégie laser commune pour les lidars ACTRIS: un forunisseur incontestable pour tous les sites europe? :books: CR CARS Webinar of Feb 14 on laser issues within ACTRIS Europe lidar community ---- - Volker shows specs comparison and compare repetition rate and also FOV/divergence study: - Specs laser - ![](https://i.imgur.com/g7XjeIS.png) - ![](https://i.imgur.com/2qwql9P.png) - ![](https://i.imgur.com/g0MhPnw.png) - Effect of larger PRF on the noise calculation in signal - ![](https://i.imgur.com/eZZt7oA.png) - ![](https://i.imgur.com/11gDoeJ.png) - ![](https://i.imgur.com/uNGR7cK.png) - FOV and divergence - ![](https://i.imgur.com/VZ52Jvn.png) - CP asked Volker if it is confirmed that DPSS has divergence twice the ones in flash lamps system: Volker answer not sure. Our spectra is 0.5mrad but is it full orhalf divergence: we have to verify. - CP present the recent laser issue at SIRTA and our questions and how CARS could help us make a décision. - With Merion C we could have 0.8 mrad guaranteed from then. And result of that it was much less.... comment by cristos from Raymetrics. Divergence is compensate by just different redius or curvature and diametrer of primary mirror. - By aware that 2 same laser will not have same beam, will have different curvatures of primary mirror that manufacturer handle during process. - Innolas Diode pumped in the new PollyXt Lidar - from Daniele Bortoli - EVORA 9 - Continuum inlite II for the old PollyXT - Comment from Berndt --- > energy rapidly decreasing but I did not understand if it was for DPSS or other laser - Volker: expereince with pollyXT? DPSS laser? - Christos: use 3 years DPSS viron from quantel. changed some silica every 6 months. - We had some problems with the trigger box in the beginning, but otherwise...everything workssince 2019 in Tadschikistan and Limassol and Mindelo (2021). we do use 100 Hz - From Daniele Bortoli - UEVORA: The pollyxt in evora is working since 2017 continuosly . we had no problem with the laser head (beside the changing of the flash lamps). Once we change the marx bank (now I have 2 or 3 as spare parts) We had to replace the big capacitor in the power supply (after more than 2x10^10 shots.... - CP: cn we change the repetition rate in DPSS if we want similar to our current laser?: - Christos: if you change the repetition rate then you loose becase you use the shots in fact so you use your quota of 5 billion and you do not use them - Volker: you also loose the thermal stability advantages of the laser designed for that - Ask initially to have lower repetition rate. every cmpanies make a laser for me at 50 or 60Hz. It is just adjousting the mirror. They replace the exact mirror for that. - Jean Philippe puteaud: Hello, what is the expected lifetime of a 10Hz pulsed Nd:YAG laser (not taking into account the flash lamps) ? In my case it's a Quantel Q-SMART 850: - from Aldo Amodeo, CNR-IMAA to Everyone14:57 In Potenza, we have a 20Hz Continuum Surelite II still working since 2009 systematically even if not in continuous operations. In the years, we replaced the Marx bank,some water connectors and the the big capacitor in the power supply. - From Davide Dionisi to Everyone15:08 In Rome, we had a Continuum Powerlite 8010 that ran for about 25 years (1997 to 2022). Over the years, we replaced the oscillator, the water connectors, the capacitors in the power supply and we had to carry out the reprogramming procedure. In December, we installed the new version of the same laser. - Doina propose to colelct all these problems for each laser model in one single document and share it among us, maybe invite the laser manufacturers to a discussion - from Dimitris Balis : We have also prepared a short presentation with an issue with our Innolas laser. Shows spikes in measurements @14kms even in dark measurements: - C. Pietras: I am surprise only you got such issue and not the other user. - from Iwona Stachlewska to Everyone15:12 We also have such spikes in PC channels but not to such extend! - from Iwona Stachlewska to Everyone15:13 For us best is if we move power supply form TR - who is Berndt Mielke? Licel representative - Ronny is in Boulder this week but he says, that you can call him. As I understood him correctly: its something wrong with the triggerbox. We got new ones. But you should ask Ronny... - !!!! Volker: should we say do not buy new flash lamp laser from Innolas. But we can recommend innolas DPSS. But Iwonas says that most of the issues were solved. Huge maintenance however and they are unable to say how much it cost in advance to lan for the expenses: - Bernd recommend as far as we can put the power supply as you wish. - Chirstos to CP for SIRTA: consider warranty period. Then mention 1 year but you can negotiate 2 years.... +collaborations. - Iwona mention problem having with Innolas to get a maintenance cost to prepare fundings requests. - CP: Thx Iwona, I fully agree with you. This is why we do not want to pursue with Spectra Physics. we had feedback on what it cost but not to check all the parts. We had unexpected failure of power supply, and latest enegy unstability was due to a thermal electronic card that failed and we were not aware of it: no warning, no mention in software no alarm.... conclusion: we played with the laser until it breaks while we should ask for support earlier. But since we do not have contract with them then we had this bad experince - Iwona: Wrapping the signal cables around ferite tori seemed quite effective in suppresing the spikes - Iwona slide: ![Iwona slide on this issue](https://i.imgur.com/H2pbUxU.png) - Iwona insist on the need of having a good support to maintian the laser and she does not get it from Innolas. She highlight that it is good for Volker since in Munich he is close to the company and can go easily discuss and deal with them. Iwona, and Christos mention that at SIRTA we have lumibird close by similar than Voller/LMU so we should consider that. - from Frank Wagner DWD to Everyone14:46: I would also like to tell about a very recent laser issue: MPL laser a peak appears also at 12kms. discussion actually with MPL that is not yet purchased: - Frank slide 1: ![](https://i.imgur.com/ysU1Lsc.png) - Frank slide 2: ![Temperature effect on MPL](https://i.imgur.com/h90m05g.png) - CP told Frank about Eprofile and MPL temperature effect. email: Frank.Wagner@dwd.de. CP can see with MAD fr reports of the different system and see if we see something comparable or not - From Alejandro Rodríguez UPC to Everyone14:46 - I would like to tell you about our problem with an Inolas laser at Barcelona station. Spekes like the others with innolas laser and dust: - Alexandro was able to fix those spikes by rapping the signal cables around feriite tori seemed quite effective in suppresing the spikes - There was dust entering the Quantel Brillant-B as well, from a hole that had to be left open (acc to Quantel), but shall be closed (acc to Raymetrics) - CP propose to do a template for laser specifications comparisons and provide it to CARS webinar folder shared - Next CARS webinar on ATLAS will be schedule on march 21 mars not 14 mars. :back: Feedback from Cristos - Raymetrics --- Dear Christophe, It was my pleasure to participate in the webinar, especially because of the topic about lasers, my expertise and my passion. Please, feel free to ask anything you want to know about the possible solutions you may have about SIRTA new laser system. As you know, Raymetrics has a close collaboration with Quantel but I will be independent with my advices, if needed. If at the end you will choose Quantel for any reason, please let me know. I will be able guide you to ask for more info and better specs for your choise. I am very happy to meet you, even through the webinar, because I have heard many good things about you from Alex and SIRTA was one of my first LiDARs in Raymetrics. Best regards, Christos :book: CR Réunion téléphonique avec Lumibird le 16/2/2023 à 15h --- 1. Choix du meilleur laser en terme de specs 2. choix du meilleur laser en terme de coût 3. choix du meilleur laser en terme de stratégie et support technique - Prix du Qsmart450 20Hz: 3 omega = 34k€ - Diode puompé:50Hz merionMW 230mJ 200Hz 1064 = 40W 60mJ a 355nm = 12W ou version 100HZ = 110-130k€ Les deux lasers sont produits, fabriqués et montés en france. - Question pour Raymetrics Christos: est ce problématique si puissance crête plus faible? normalement non, puisque on regarde l'énergie moyenne donc si 200Hz alors on a 12W à 355nm et c'est bon. Volker lui-même a montré des comparaison de specs flash/diode en comparant les watts sur 20Hz et les watts sur 100Hz. est ce toujours ok pour le raman 355nm? - Voir aussi avec Christos si les tiroirs licel sont compatible pour des acquisition à 200Hz? coût 24/24: 13j de fonctionnement (30M 30Hz), 4*350€=1400€ coût Qsmart: 58j de fonctionnement (100M 20Hz): 2*400€=800€ Gd max 24/24 12 mois de l'année /an=12 lampes flashs: 4800€ + 11k€ harmonique (3ans) Conclusions: Pas nécessaire de passer sur un diode pompé. On pourrais prendre un flash plus puissant mais quid de la stratégie commune ACTRIS fr et du coût des lames flashs..... Et voir si les lasers sont toujours fabriqué en france :book: CR Visite d'IPRAL par Lumibird le 14/3/2023 à 10h30 --- 1. Visite d'IPRAL. - Montrer le laser, parler des problèmes actuels et passé - Évoquer les demandes pour les mesures lidar (NRJ, stabilité, divergence, sécurité, faisceau gaussien, pas de points chaud, problème du retour de faisceau etc....) - Monter les problème de gestion des températures, parler du cooler, des clims - parler de la longueur des câbles - parler des harmoniques.... stabilité - parler de la mesure de l'énergie - parler de la facilité ou la difficulté de la maintenance - parler de la nécessité de détecter si le laser devient inconsistant et la prise de décision d'arrêt ou pas 2. Échanges sur le choix pertinent pour le nouveau laser a. **Questions** - question du budget disponible: pompé flashs ou pompé diode? - question sur l'énergie par pulse, les pics d'NRJ et l'énergie moyenne - question sur les avantages de lumibird lampes flash: nbrs de pulse / lampes. SAV? compatibilité NRJ avec IPRAL? - recommendations pour laser diode? - pourquoi l'extension de garantie est aussi chère (>10k), changement de pièces préventivement? intervention sur site? lampes flashs sont elles incluses? - Question sur les avantage d'un SAV niveau national ACTRIS-France pour au moins deux systèmes, voire trois. - Pourquoi choisir Lumibird plutôt qu'Innolas ou continuum? - QUels sont vos liens avec Raymetrics? peut on espérer une collaboaration proche pour adapter le système laser dans le code d'acquisition de Raymetrics? - Conseil de Cristos - Raymetrics: demander quels sont leur specs du système et cristos nous dira où demander qu'ils poussent leur performance du système: NRJ ou faisceau ou repetition etc... b. **Discussions - Réponses** - Les systèmes diode pumped n'ont pas moins de contraintes thermiques que les lampes flash. Le pb des lampes flashs est qu'elle rayonnent fortement partout et on utilise que le 808nm pour activer le barreau. - Les diodes elles, emettent qu'à 808nm mais avec une intense fréquence de fonctionne donc contraites thermiques aussi - Qu'est ce qui vous interesse le plus, la puissance (mJ) ou l'énergie moyenne (Watt) --> les deux. il faut obtenir 12-14W à 355 mais on peut l'obtenir avec les diode en augmentant la cadence (>50Hz voire 100Hz ou 200Hz) mais il faut quand meme une puissance minimale / pulse pour avoir du signal. - Lumibird ne conseille pas d'acheter un diode s'il faut baisser la cadence pour être compatible avec Licel et avoir l'énergie quil faut. AUtant rester en lampes. Mais même si on passe à 50Hz, on gagne en durée de vie car on économise des tirs. A 50Hz les diodes emettent bien à cette fréquence et non pas à 100hz et on perd après. - L'optimisation de l'NRJ des harmoniques se fait pas optimisation de la température pas de l'angle. On règle l'angle une fois et en principe, cela ne bouge plus. - Le Qsmart est piloté par RJ45 - Pour le brillant, Lumibird envoie une version récente de la doc et voir pour upgrader le software pour avoir la bonne info sur l'interlock. - le SAV de 36mois est bien sans changement de pièce, juste extension de garantie. En cas de casse et sans mauvaise manip: garantie. Mais on peut juste prendre 1 an ou 2 ans et voir après le renouvellement après la grosse maintenance. - Étude à faire pour proposition de SAV et maintenance pour ACTRIS-FR voire plus avec ACTRIS-EU. - Attention Qsmart pas plus d'énergie que le brillant ~2W à 355nm. Faire la comparaison avec spectra..... - QUelle stratégie? Qsmart pdt 2 à 3 ans et achat d'un laser pompé diode? 130k€? - voir intégration module alignement emission dans le rouge - Possibilité de mettre un système à 2 dichroique dans le laser afin de réduire les retours et empêcher le barreau de casser. :dart: Objectifs --- Identifier et lancer une procédure d'achat d'un laser 3 longueurs d'inde pour une installation rapide d'ici avril-mai 2023 :calendar: Plan d'action et étapes planifiées pour y parvenir --- 1. [x] **8 Fév** : Réunion ACTRIS-FR: identifier le meilleur choix - Conclusion: Qsmart 450 de Lumibird. Note de CP: oui si confirmation de l'OHP de l'acquisition du même modèle. 1. [x] **14 Fév** : Réunion ACTRIS-EU: identifier le meilleur choix/expérience des différentes stations - Conclusion: Choix du fabricant proche de votre station qui peut apporter un support augmenté, ie Lumibird pour le SIRTA. Intérêt du laser pompé diode est une agression thermique moindre car pas de lampes flash. La régulation thermique se fait mieux avec un diode. mais voir prix et condition d'installation sur site 1. [x] **16 Fév 15h** :3. Réunion téléphonique avec lumibird 1. [ ] **20 Fév-3 Mars** : Intégration du laser brillant dans le software d'acqisition automatique d'IPRAL: GG (Raymetrics) + FL (SIRTA): good practice for the future. 1. [ ] **6-11 mars** : Choix du type de laser, puissance et fonctionalité: liste, faite le CCTP. Contact et visite de Lumibird au SIRTA 4. [ ] **12 mars-20mars** Demande de plusieurs devis 5. [ ] **30 mars** Lancer la commande 6. [ ] **30 avril** Réception et installation 7. [ ] **mai** Test de fonctionnement d'IPRAL avec l'int¶egration de ce laser dans l'algo dacquisition 8. [ ] **Juin**: Formation utilisation d'ATLAS à Bucarest. Tests sur les fichiers IPRAL spectra et les fichiers IPRAL nouveau laser.