Kulingana na utaratibu wa kizazi tofauti cha leza za infrared za mawimbi mafupi, kuna aina tatu za leza za mawimbi mafupi ya infrared, yaani leza za semiconductor, leza za nyuzi na leza za hali dhabiti.Miongoni mwao, leza za hali dhabiti zinaweza kugawanywa katika leza za hali dhabiti kulingana na ubadilishaji wa urefu wa mawimbi usio na mstari wa macho na leza za hali dhabiti ambazo hutoa moja kwa moja leza za mawimbi mafupi ya infrared kutoka kwa nyenzo za kufanya kazi za leza.
Laser za semiconductor hutumia nyenzo za semiconductor kama nyenzo za kufanya kazi za leza, na urefu wa wimbi la laser la pato huamuliwa na pengo la bendi la vifaa vya semiconductor.Pamoja na maendeleo ya sayansi ya nyenzo, bendi za nishati za nyenzo za semiconductor zinaweza kulengwa kwa anuwai pana ya mawimbi ya laser kupitia uhandisi wa bendi ya nishati.Kwa hiyo, mawimbi mengi ya laser ya mawimbi mafupi ya infrared yanaweza kupatikana kwa leza za semiconductor.
nyenzo ya kawaida ya kufanya kazi ya laser ya laser ya mawimbi mafupi ya semiconductor ni nyenzo ya fosforasi.Kwa mfano, leza ya indium fosfidi semiconductor yenye ukubwa wa 95 μm wa aperture ina urefu wa mawimbi ya leza ya 1.55 μm na 1.625 μm, na nguvu imefikia 1.5 W.
Leza ya nyuzi hutumia nyuzinyuzi za glasi adimu za ardhini kama njia ya leza na leza ya semicondukta kama chanzo cha pampu.Ina sifa bora kama vile kiwango cha chini, ufanisi wa juu wa ubadilishaji, ubora mzuri wa boriti ya pato, muundo rahisi, na kuegemea juu.Inaweza pia kuchukua fursa ya wigo mpana wa mionzi ya ioni adimu ya dunia kuunda leza ya nyuzi inayoweza kusomeka kwa kuongeza vipengee teule vya macho kama vile vipandio kwenye kinasa laser.Laser za nyuzi zimekuwa mwelekeo muhimu katika maendeleo ya teknolojia ya laser.
1.Laser-hali imara
Midia ya hali ya juu ya leza ambayo inaweza kuzalisha moja kwa moja leza za mawimbi fupi ya infrared ni Er: fuwele za YAG na keramik, na glasi ya Er-doped.Leza ya hali dhabiti kulingana na kioo cha Er:YAG na kauri inaweza kutoa moja kwa moja leza ya infrared ya mawimbi mafupi ya 1.645μm, ambayo ni sehemu motomoto katika utafiti wa leza ya mawimbi mafupi ya infrared katika miaka ya hivi karibuni [3-5].Kwa sasa, nishati ya mpigo ya Er: leza za YAG zinazotumia ubadilishaji wa kielektroniki wa macho au acousto-optic Q-umefikia chache hadi makumi ya mJ, upana wa mapigo ya makumi ya ns, na marudio ya marudio ya makumi hadi maelfu ya Hz.Iwapo leza ya semiconductor ya 1.532 μm itatumika kama chanzo cha pampu, Itakuwa na manufaa makubwa katika uga wa upelelezi amilifu wa leza na hatua za kukabiliana na leza, hasa athari yake ya siri kwenye vifaa vya kawaida vya leza.
Laser ya glasi ya Er ina muundo wa kompakt, gharama ya chini, uzani mwepesi, na inaweza kutambua operesheni iliyobadilishwa ya Q.Ni chanzo cha mwanga kinachopendelewa cha utambuzi amilifu wa leza ya mawimbi mafupi ya infrared.Hata hivyo, kutokana na mapungufu manne ya vifaa vya kioo vya Er: Kwanza, urefu wa kati wa wigo wa kunyonya ni 940 nm au 976 nm, ambayo inafanya kusukuma taa vigumu kufikia;Pili, maandalizi ya vifaa vya kioo vya Er ni vigumu na si rahisi kufanya ukubwa mkubwa;Tatu, kioo cha Er Nyenzo hiyo ina mali duni ya joto, na si rahisi kufikia operesheni ya kurudia mara kwa mara kwa muda mrefu, achilia mbali operesheni inayoendelea;nne, hakuna nyenzo zinazofaa za kubadili Q.Ingawa utafiti wa leza ya mawimbi mafupi ya infrared kulingana na glasi ya Er daima umevutia umakini wa watu, kutokana na sababu nne zilizo hapo juu, hakuna bidhaa iliyotoka.Hadi mwaka wa 1990, pamoja na kuibuka kwa baa za leza ya semiconductor zenye urefu wa nm 940 na 980 nm, na kuibuka kwa nyenzo zilizojaa kunyonya kama vile Co2+:MgAl2O4 (aluminiti ya magnesiamu ya cobalt), vikwazo viwili vikuu vya chanzo cha pampu na kubadili Q. zilivunjwa.Utafiti juu ya lasers za kioo umeendelea kwa kasi.Hasa katika miaka ya hivi karibuni, moduli ya laser ya kioo ya Er miniature ya nchi yangu, ambayo inaunganisha chanzo cha pampu ya semiconductor, kioo cha Er na cavity ya resonant, haina uzito zaidi ya 10 g, na ina uwezo mdogo wa uzalishaji wa kundi la moduli za nguvu za 50 kW.Hata hivyo, kutokana na utendaji duni wa mafuta wa nyenzo za kioo za Er, marudio ya marudio ya moduli ya laser bado ni ya chini.Mzunguko wa laser wa moduli ya kW 50 ni 5 Hz tu, na kiwango cha juu cha mzunguko wa laser wa moduli ya kW 20 ni 10 Hz, ambayo inaweza kutumika tu katika matumizi ya chini ya mzunguko.
Laza ya 1.064 μm inayotolewa na leza ya kusukuma ya Nd:YAG ina nguvu ya juu ya hadi megawati.Mwangaza huo wenye nguvu unaoshikamana unapopitia baadhi ya vifaa maalum, fotoni zake hutawanywa kwa inelastically kwenye molekuli za nyenzo, yaani, fotoni hufyonzwa na kutokezwa fotoni za masafa ya Chini.Kuna aina mbili za dutu ambazo zinaweza kufikia athari hii ya ubadilishaji wa mzunguko: moja ni fuwele zisizo za mstari, kama vile KTP, LiNbO3, nk;nyingine ni gesi ya shinikizo la juu kama vile H2.Waweke kwenye cavity ya resonant ya macho ili kuunda oscillator ya parametric ya macho (OPO).
OPO kulingana na gesi ya shinikizo la juu kwa kawaida hurejelea kisisitizo cha kidhibiti cha mwanga cha Raman kilichochochewa.Mwanga wa pampu hufyonzwa kwa kiasi na hutoa wimbi la mwanga wa masafa ya chini.Laser iliyokomaa ya Raman hutumia leza ya 1.064 μm kusukuma gesi yenye shinikizo la juu H2 ili kupata leza ya mawimbi mafupi ya infrared ya 1.54 μm.
PICHA 1
Utumizi wa kawaida wa mfumo wa GV wa mawimbi mafupi ya infrared ni taswira ya umbali mrefu wakati wa usiku.Mwangaza wa leza unapaswa kuwa leza ya infrared ya mawimbi mafupi ya mawimbi mafupi yenye kilele cha juu, na marudio yake ya kurudia lazima yalingane na marudio ya fremu ya kamera iliyopigwa.Kulingana na hali ya sasa ya leza za mawimbi mafupi ya infrared nyumbani na nje ya nchi, leza za diode-pump Er: YAG lasers na leza za hali dhabiti zenye msingi wa OPO 1.57 μm ndizo chaguo bora zaidi.Masafa ya marudio na nguvu ya kilele ya leza ndogo ya kioo ya Er bado inahitaji kuboreshwa.3.Utumiaji wa laser ya mawimbi mafupi ya infrared katika uchunguzi wa kupambana na upelelezi wa picha
Kiini cha upelelezi wa kuzuia upelelezi wa laser ya infrared ya mawimbi fupi ni kuwasha vifaa vya upelelezi wa macho ya adui vinavyofanya kazi katika bendi ya mawimbi mafupi ya infrared yenye miale ya leza ya mawimbi mafupi ya infrared, ili iweze kupata taarifa zisizo sahihi lengwa au haiwezi kufanya kazi kama kawaida, au hata. detector imeharibiwa.Kuna mbinu mbili za kawaida za kuzuia upelelezi za leza ya mawimbi mafupi ya infrared, ambazo ni uingiliaji wa udanganyifu wa umbali kwa kitafuta safu cha laser cha usalama wa macho na uharibifu wa kukandamiza kwa kamera ya mawimbi fupi ya infrared.
1.1 Uingiliaji wa udanganyifu wa umbali kwa kitafutaji leza ya usalama wa macho ya binadamu
Kitafuta safu cha leza inayopigika hubadilisha umbali kati ya lengwa na lengwa kwa muda wa mpigo wa leza kwenda na kurudi kati ya mahali pa kuzindua na lengwa.Iwapo kigunduzi cha kitafuta masafa kitapokea mipigo ya leza kabla ya mwangwi wa mwangwi ulioakisiwa wa lengwa kufikia mahali pa kuzinduliwa, kitaacha kuweka muda, na umbali uliogeuzwa si umbali halisi wa lengo, lakini ni mdogo kuliko umbali halisi wa lengwa.Umbali usio wa kweli, ambao unafanikisha madhumuni ya kudanganya umbali wa kitafuta masafa.Kwa vitafuta mbalimbali vya leza iliyo salama kwa macho, leza za mawimbi mafupi ya mawimbi ya infrared za urefu sawa wa mawimbi zinaweza kutumika kutekeleza uingiliaji wa udanganyifu wa umbali.
Leza inayotumia uingiliaji wa udanganyifu wa umbali wa kitafuta masafa huiga uakisi mtawanyiko wa lengwa kwa leza, kwa hivyo nguvu ya kilele cha leza iko chini sana, lakini masharti mawili yafuatayo yanapaswa kutimizwa:
1) Urefu wa urefu wa leza lazima uwe sawa na urefu wa mawimbi unaofanya kazi wa kitafuta masafa kilichoingiliwa.Kichujio cha mwingiliano kimesakinishwa mbele ya kigunduzi cha kitafuta-safa, na kipimo data ni finyu sana.Lasers zilizo na urefu wa mawimbi isipokuwa urefu wa mawimbi ya kufanya kazi haziwezi kufikia uso unaohisi picha wa kigunduzi.Hata 1.54 μm na 1.57 μm lasers na wavelengths sawa hawezi kuingilia kati na kila mmoja.
2) Mzunguko wa kurudia laser lazima iwe juu ya kutosha.Kigunduzi cha kutafuta anuwai hujibu mawimbi ya leza inayofikia uso wake unaohisi picha tu wakati masafa yanapimwa.Ili kufikia kuingiliwa kwa ufanisi, mpigo wa uingiliaji unapaswa kubana angalau ndani ya lango la mawimbi ya kitafuta-safa mipigo 2 hadi 3.Lango la safu ambayo inaweza kupatikana kwa sasa ni kwa mpangilio wa μs, kwa hivyo laser inayoingilia lazima iwe na mzunguko wa kurudia wa juu.Kwa mfano, umbali unaolengwa wa kilomita 3, muda unaohitajika kwa leza kurudi na kurudi mara moja ni 20 μs.Ikiwa angalau mapigo 2 yameingizwa, mzunguko wa kurudia laser lazima ufikie 50 kHz.Ikiwa kiwango cha chini cha kitafuta safu cha laser ni 300 m, marudio ya kurudia ya jammer haiwezi kuwa chini ya 500 kHz.Laser za semiconductor pekee na leza za nyuzi zinaweza kufikia kiwango cha juu kama hicho cha kurudia.
1.2 Uingiliaji wa kukandamiza na uharibifu wa kamera za mawimbi mafupi ya infrared
Kama kipengee kikuu cha mfumo wa upigaji picha wa mawimbi mafupi ya infrared, kamera ya mawimbi mafupi ya infrared ina masafa mafupi ya nguvu ya macho ya mwitikio ya kigunduzi chake cha ndege cha InGaAs.Ikiwa nguvu ya macho ya tukio inazidi kikomo cha juu cha masafa inayobadilika, kueneza kutatokea, na kigunduzi hakiwezi kufanya upigaji picha wa kawaida.Nguvu ya juu Laser itasababisha uharibifu wa kudumu kwa detector.
Leza za semicondukta zenye nguvu zinazoendelea na za chini na leza za nyuzi zenye marudio ya marudio ya juu zinafaa kwa ukandamizaji unaoendelea wa kamera za mawimbi mafupi ya infrared.Endelea kuwasha kamera ya mawimbi mafupi ya infrared kwa leza.Kwa sababu ya athari ya ukuzaji mkubwa wa lenzi ya macho, eneo linalofikiwa na sehemu iliyosambazwa ya leza kwenye ndege ya msingi ya InGaAs imejaa kwa kiasi kikubwa, na kwa hivyo haiwezi kupigwa picha kawaida.Tu baada ya mionzi ya laser kusimamishwa kwa muda, utendaji wa picha unaweza kurudi kwa kawaida.
Kulingana na matokeo ya miaka mingi ya utafiti na maendeleo ya bidhaa za kukabiliana na laser katika bendi zinazoonekana na karibu na infrared na vipimo vingi vya ufanisi wa uharibifu wa shamba, ni lasers za muda mfupi tu na nguvu ya kilele cha megawati na hapo juu zinaweza kusababisha uharibifu usioweza kurekebishwa kwa TV. kamera kwa umbali wa kilomita.uharibifu.Ikiwa athari ya uharibifu inaweza kupatikana, nguvu ya kilele cha laser ndio ufunguo.Maadamu nguvu ya kilele ni ya juu kuliko kizingiti cha uharibifu wa detector, mpigo mmoja unaweza kuharibu kigunduzi.Kwa mtazamo wa ugumu wa muundo wa leza, utengano wa joto na utumiaji wa nguvu, marudio ya marudio ya leza sio lazima kufikia kiwango cha fremu ya kamera au hata zaidi, na 10 Hz hadi 20 Hz inaweza kukidhi maombi halisi ya mapigano.Kwa kawaida, kamera za mawimbi mafupi ya infrared sio ubaguzi.
Vigunduzi vya ndege ya msingi vya InGaAs vinajumuisha CCD za milipuko ya elektroni kulingana na pichakathodi za uhamiaji wa elektroni za InGaAs/InP na CMOS zilizoundwa baadaye.Viwango vyao vya kueneza na uharibifu viko katika mpangilio wa ukubwa sawa na CCD/CMOS ya Si-msingi, lakini vigunduzi vya InGaAs/InP-msingi bado havijapatikana.Data ya kiwango cha juu cha kueneza na uharibifu ya CCD/COMS.
Kulingana na hali ya sasa ya leza za mawimbi mafupi ya infrared nyumbani na nje ya nchi, leza ya hali thabiti ya 1.57 μm inayojirudia kulingana na OPO bado ndiyo chaguo bora zaidi kwa uharibifu wa leza kwa CCD/COMS.Utendaji wake wa hali ya juu wa kupenya wa angahewa na nguvu ya juu ya kilele cha leza fupi ya mapigo ya moyo Ufunikaji wa sehemu nyepesi na sifa faafu za mpigo mmoja ni dhahiri kwa nguvu laini ya kuua ya mfumo wa optoelectronic wa umbali mrefu ulio na kamera za mawimbi mafupi ya infrared.
2 .Hitimisho
Leza za mawimbi mafupi za infrared zenye urefu wa kati ya 1.1 μm na 1.7 μm zina upitishaji wa hali ya juu wa angahewa na uwezo mkubwa wa kupenya ukungu, mvua, theluji, moshi, mchanga na vumbi.Haionekani kwa vifaa vya jadi vya maono ya chini ya mwanga wa usiku.Laza iliyo katika mkanda wa 1.4 μm hadi 1.6 μm ni salama kwa jicho la mwanadamu, na ina vipengele bainifu kama vile kigunduzi kilichokomaa kilicho na urefu wa mwitikio wa kilele katika safu hii, na imekuwa mwelekeo muhimu wa maendeleo kwa matumizi ya kijeshi ya leza.
Karatasi hii inachanganua sifa za kiufundi na hali ilivyo ya leza nne za kawaida za mawimbi mafupi ya infrared, ikiwa ni pamoja na leza za phosphor semiconductor, lasers za Er-doped fiber, Er-doped solid-state leza na leza za hali dhabiti za OPO, na muhtasari wa matumizi. ya hizi leza za mawimbi mafupi ya infrared katika upelelezi amilifu wa picha.Maombi ya kawaida katika kupambana na upelelezi.
1) Nguvu ya kilele inayoendelea na ya chini yenye marudio ya marudio ya leza za phosphor semiconductor na leza za nyuzi za Er-doped hutumika zaidi kwa mwangaza msaidizi kwa ufuatiliaji wa siri wa umbali mrefu na kulenga usiku na kukandamiza kuingiliwa kwa kamera za adui za mawimbi mafupi ya infrared.Leza za phosphor zenye kurudiwa kwa kasi ya juu za semiconductor na leza za nyuzi za Er-doped pia ni vyanzo bora vya mwanga kwa usalama wa macho wa mifumo mingi ya mipigo, rada ya uchunguzi wa leza na uingiliaji wa udanganyifu wa umbali wa leza ya usalama wa macho.
2) Leza za hali dhabiti zenye msingi wa OPO zenye kiwango cha chini cha kujirudia lakini zenye nguvu ya kilele cha megawati au hata megawati kumi zinaweza kutumika sana katika rada ya kupiga picha ya flash, uchunguzi wa laza ya umbali mrefu wakati wa usiku, uharibifu wa leza ya mawimbi fupi ya infrared na hali ya jadi macho ya binadamu ya mbali Usalama wa laser kuanzia.
3) Laser ndogo ya kioo ya Er ni mojawapo ya mwelekeo unaokua kwa kasi zaidi wa leza za mawimbi mafupi ya infrared katika miaka ya hivi karibuni.Viwango vya sasa vya nguvu na marudio vinaweza kutumika katika vitafutaji leza ndogo ya usalama wa macho.Baada ya muda, nishati ya kilele inapofika kiwango cha megawati, inaweza kutumika kwa rada ya kupiga picha ya flash, uchunguzi wa laza, na uharibifu wa leza kwa kamera za mawimbi mafupi ya infrared.
4) Leza ya Er:YAG inayosukumwa na diode ambayo huficha kifaa cha tahadhari ya leza ndiyo mwelekeo mkuu wa ukuzaji wa leza za infrared za mawimbi mafupi za nguvu ya juu.Ina uwezo mkubwa wa utumiaji katika lidar ya flash, uchunguzi wa laza ya umbali mrefu usiku, na uharibifu wa leza.
Katika miaka ya hivi karibuni, kwa kuwa mifumo ya silaha ina mahitaji ya juu na ya juu kwa ujumuishaji wa mifumo ya optoelectronic, vifaa vya laser ndogo na nyepesi vimekuwa mwelekeo usioepukika katika ukuzaji wa vifaa vya laser.Leza za semicondukta, leza za nyuzi na leza ndogo zenye ukubwa mdogo, uzani mwepesi na matumizi ya chini ya nguvu Leza za glasi za Er zimekuwa mwelekeo mkuu wa ukuzaji wa leza za mawimbi mafupi ya infrared.Hasa, leza za nyuzi zenye ubora mzuri wa boriti zina uwezo mkubwa wa kutumika katika mwangaza msaidizi wa wakati wa usiku, ufuatiliaji wa siri na kulenga, kuchanganua lida ya kupiga picha, na uingiliaji wa kukandamiza leza.Hata hivyo, nguvu/nishati ya aina hizi tatu za leza ndogo na nyepesi kwa ujumla ni ndogo, na inaweza tu kutumika kwa baadhi ya maombi ya upelelezi ya masafa mafupi, na haiwezi kukidhi mahitaji ya upelelezi wa masafa marefu na upelelezi wa kukabiliana.Kwa hivyo, lengo la maendeleo ni kuongeza nguvu ya laser / nishati.
Leza zenye msingi wa OPO zina ubora mzuri wa boriti na nguvu ya juu ya kilele, na faida zake katika uchunguzi wa umbali mrefu wa lango, rada ya picha ya flash na uharibifu wa leza bado ni dhahiri sana, na nishati ya leza na marudio ya marudio ya laser inapaswa kuongezwa zaidi. .Kwa leza za Er:YAG zinazosukumwa na diode, nishati ya mipigo ikiongezwa huku upana wa mpigo ukibanwa zaidi, itakuwa mbadala bora kwa leza za hali dhabiti za OPO.Ina faida katika uchunguzi wa lango la umbali mrefu, rada ya kupiga picha ya flash, na uharibifu wa leza.Uwezo mkubwa wa maombi.
Maelezo zaidi ya bidhaa, unaweza kuja kutembelea tovuti yetu:
https://www.erbiumtechnology.com/
Barua pepe:devin@erbiumtechnology.com
WhatsApp: +86-18113047438
Faksi: +86-2887897578
Ongeza: No.23, barabara ya Chaoyang, mtaa wa Xihe, mtaa wa Longquanyi, Chengdu,610107, Uchina.
Wakati wa Kusasisha: Mar-02-2022
