Skont il-mekkaniżmu ta 'ġenerazzjoni differenti ta' lejżers infra-aħmar b'mewġ qasir, hemm tliet tipi ta 'lejżers infra-aħmar b'mewġ qasir, jiġifieri lejżers semikondutturi, lejżers tal-fibra u lejżers ta' stat solidu.Fost dawn, lejżers fi stat solidu jistgħu jinqasmu f'lejżers fi stat solidu bbażati fuq konverżjoni ta 'wavelength ottika mhux lineari u lejżers ta' stat solidu li jiġġeneraw direttament lejżers infra-aħmar b'mewġ qasir minn materjali tax-xogħol tal-lejżer.
Lejżers semikondutturi jużaw materjali semikondutturi bħala materjali tax-xogħol tal-lejżer, u l-wavelength tal-lejżer tal-ħruġ huwa ddeterminat mid-distakk tal-medda tal-materjali semikondutturi.Bl-iżvilupp tax-xjenza tal-materjali, meded ta 'enerġija ta' materjali semikondutturi jistgħu jitfasslu għal firxa usa 'ta' wavelengths tal-lejżer permezz ta 'inġinerija tal-faxxa tal-enerġija.Għalhekk, tul ta 'mewġ tal-lejżer infra-aħmar ta' mewġ qasir multipli jistgħu jinkisbu b'lejżers semikondutturi.
Il-materjal tax-xogħol tipiku tal-laser tal-laser semikonduttur infra-aħmar b'mewġ qasir huwa materjal fosfru.Pereżempju, laser semikonduttur tal-fosfid tal-indju b'daqs tal-apertura ta '95 μm għandu wavelengths tal-lejżer tal-ħruġ ta' 1.55 μm u 1.625 μm, u l-qawwa laħqet 1.5 W.
Il-lejżer tal-fibra juża fibra tal-ħġieġ drogata b'earth rari bħala l-medju tal-lejżer u laser semikonduttur bħala s-sors tal-pompa.Għandu karatteristiċi eċċellenti bħal limitu baxx, effiċjenza għolja ta 'konverżjoni, kwalità tajba tar-raġġ tal-output, struttura sempliċi, u affidabilità għolja.Jista 'wkoll jieħu vantaġġ mill-ispettru wiesa' ta 'radjazzjoni tal-joni rari tad-dinja biex jifforma laser f'fibra tunable billi żżid elementi ottiċi selettivi bħal gradilji fir-resonatur tal-lejżer.Lejżers tal-fibra saru direzzjoni importanti fl-iżvilupp tat-teknoloġija tal-laser.
1.Lejżer fi stat solidu
Il-midja tal-gwadann tal-lejżer ta 'stat solidu li tista' tiġġenera direttament lejżers infra-aħmar b'mewġ qasir huma prinċipalment Er: kristalli YAG u ċeramika, u ħġieġ doped Er.Il-lejżer ta 'stat solidu bbażat fuq il-kristall u ċ-ċeramika Er:YAG jista' joħroġ direttament 1.645μm laser infra-aħmar b'mewġ qasir, li huwa hot spot fir-riċerka tal-laser infra-aħmar b'mewġ qasir f'dawn l-aħħar snin [3-5].Fil-preżent, l-enerġija tal-polz ta 'Er: lasers YAG li jużaw Q-switching elettro-ottiku jew akusto-ottiku laħqet ftit sa għexieren ta' mJ, wisa 'polz ta' għexieren ta 'ns, u frekwenza ta' ripetizzjoni ta 'għexieren sa eluf ta' Hz.Jekk jintuża laser semikonduttur ta '1.532 μm bħala s-sors tal-pompa, Ikollha vantaġġi kbar fil-qasam tal-kontromiżuri tal-laser attiv ta' tkixxif u laser, speċjalment l-effett stealth tiegħu fuq apparat tipiku ta 'twissija tal-lejżer.
Lejżer tal-ħġieġ Er għandu struttura kompatta, prezz baxx, piż ħafif, u jista 'jirrealizza operazzjoni Q-switched.Huwa s-sors tad-dawl preferut għall-iskoperta attiva tal-laser infra-aħmar b'mewġ qasir.Madankollu, minħabba l-erba 'nuqqasijiet tal-materjali tal-ħġieġ Er: L-ewwel, il-wavelength ċentrali tal-ispettru ta' assorbiment huwa 940 nm jew 976 nm, li jagħmel l-ippumpjar tal-lampa diffiċli biex jinkiseb;It-tieni, il-preparazzjoni tal-materjali tal-ħġieġ Er hija diffiċli u mhux faċli li tagħmel daqsijiet kbar;It-tielet, ħġieġ Er Il-materjal għandu proprjetajiet termali fqar, u mhuwiex faċli li tinkiseb operazzjoni ta 'frekwenza ripetittiva għal żmien twil, aħseb u ara tħaddim kontinwu;ir-raba ', m'hemm l-ebda materjal adattat ta' Q-switching.Għalkemm ir-riċerka tal-laser infra-aħmar b'mewġ qasir ibbażat fuq il-ħġieġ Er dejjem ġibdet l-attenzjoni tan-nies, minħabba l-erba 'raġunijiet ta' hawn fuq, l-ebda prodott ma ħareġ.Sa l-1990, bil-ħolqien ta 'semikondutturi laser bars b'wavelengths ta' 940 nm u 980 nm, u l-emerġenza ta 'materjali ta' assorbiment saturati bħal Co2 +: MgAl2O4 (aluminat tal-manjeżju drogat bil-kobalt), iż-żewġ konġestjonijiet ewlenin tas-sors tal-pompa u Q-switching kienu miksura.Ir-riċerka dwar il-lejżers tal-ħġieġ żviluppat malajr.Speċjalment f'dawn l-aħħar snin, il-modulu tal-lejżer tal-ħġieġ Er minjatura ta 'pajjiżi, li jintegra s-sors tal-pompa tas-semikondutturi, il-ħġieġ Er u l-kavità reżonanti, jiżen mhux aktar minn 10 g, u għandu kapaċità ta' produzzjoni ta 'lott żgħir ta' moduli tal-ogħla qawwa ta '50 kW.Madankollu, minħabba l-prestazzjoni termali fqira tal-materjal tal-ħġieġ Er, il-frekwenza ta 'ripetizzjoni tal-modulu tal-lejżer għadha relattivament baxxa.Il-frekwenza tal-lejżer tal-modulu ta '50 kW hija biss 5 Hz, u l-frekwenza massima tal-lejżer tal-modulu ta' 20 kW hija ta '10 Hz, li tista' tintuża biss f'applikazzjonijiet ta 'frekwenza baxxa.
Il-ħruġ tal-lejżer ta '1.064 μm mill-laser pulsat Nd: YAG għandu qawwa massima ta' sa megawatts.Meta dawl koerenti daqshekk qawwi jgħaddi minn xi materjali speċjali, il-fotoni tiegħu huma mferrxa b'mod inelastiku fuq il-molekuli tal-materjal, jiġifieri, il-fotoni huma assorbiti u prodotti Fotoni ta 'frekwenza baxxa relattivament.Hemm żewġ tipi ta 'sustanzi li jistgħu jiksbu dan l-effett ta' konverżjoni tal-frekwenza: wieħed huwa kristalli mhux lineari, bħal KTP, LiNbO3, eċċ.;l-ieħor huwa gass bi pressjoni għolja bħal H2.Poġġihom fil-kavità reżonanti ottika biex jiffurmaw oxxillatur parametriku ottiku (OPO).
OPO bbażat fuq gass bi pressjoni għolja normalment jirreferi għal oxxillatur parametriku tad-dawl Raman stimulat li jxerred.Id-dawl tal-pompa huwa parzjalment assorbit u jiġġenera mewġa tad-dawl ta 'frekwenza baxxa.Il-lejżer Raman matur juża laser ta '1.064 μm biex jippompja l-gass ta' pressjoni għolja H2 biex jikseb laser infra-aħmar b'mewġ qasir ta '1.54 μm.
STAMPA 1
L-applikazzjoni tipika tas-sistema GV infra-aħmar ta 'mewġ qasir hija immaġini fuq distanza twila bil-lejl.L-illuminatur tal-lejżer għandu jkun laser infra-aħmar ta 'mewġ qasir ta' polz qasir b'qawwa għolja għolja, u l-frekwenza ta 'ripetizzjoni tiegħu għandha tkun konsistenti mal-frekwenza tal-frejm tal-kamera strobed.Skont l-istatus attwali tal-lejżers infra-aħmar b'mewġ qasir fid-dar u barra, Er: lejżers YAG ippumpjati b'dijodu u lejżers ta 'stat solidu ta' 1.57 μm ibbażati fuq OPO huma l-aħjar għażliet.Il-frekwenza tar-ripetizzjoni u l-ogħla qawwa tal-laser tal-ħġieġ Er minjatura għad iridu jiġu mtejba.3.Applikazzjoni tal-laser infra-aħmar b'mewġ qasir f'anti-rikonoxximent fotoelettriku
L-essenza tal-laser infra-aħmar b'mewġ qasir ta 'kontra l-għarfien huwa li tirradja t-tagħmir ta' tkixxif optoelettroniku ta 'l-ghadu li jaħdem fil-medda infra-aħmar ta' mewġ qasir b'raġġi tal-lejżer infra-aħmar ta 'mewġ qasir, sabiex ikun jista' jikseb informazzjoni ħażina fil-mira jew ma jistax jaħdem b'mod normali, jew saħansitra id-ditekter ikun bil-ħsara.Hemm żewġ metodi tipiċi ta 'kontra l-għarfien tal-laser infra-aħmar b'mewġ qasir, jiġifieri l-interferenza ta' qerq tad-distanza għall-rangefinder tal-lejżer bla periklu għall-għajnejn tal-bniedem u l-ħsara ta 'soppressjoni lill-kamera infra-aħmar b'mewġ qasir.
1.1 Interferenza ta 'qerq mill-bogħod għal rangefinder tal-lejżer tas-sigurtà tal-għajnejn tal-bniedem
Il-rangefinder tal-lejżer pulsat jikkonverti d-distanza bejn il-mira u l-mira bl-intervall tal-ħin tal-polz tal-laser li jmur 'il quddiem u 'l quddiem bejn il-punt tat-tnedija u l-mira.Jekk id-ditekter tal-rangefinder jirċievi impulsi oħra tal-laser qabel ma s-sinjal tal-eku rifless tal-mira jilħaq il-punt tat-tnedija, se jieqaf iż-żmien, u d-distanza kkonvertita mhix id-distanza attwali tal-mira, iżda iżgħar mid-distanza attwali tal-mira.Distanza falza, li tikseb l-iskop li tqarraq bid-distanza tal-rangefinder.Għal rangefinders tal-lejżer bla periklu għall-għajnejn, lejżers tal-polz infra-aħmar b'mewġ qasir tal-istess wavelength jistgħu jintużaw biex jimplimentaw interferenza ta 'qerq tad-distanza.
Il-lejżer li jimplimenta l-interferenza tal-qerq tad-distanza tal-rangefinder jissimula r-riflessjoni mxerrda tal-mira lejn il-lejżer, għalhekk il-qawwa massima tal-lejżer hija baxxa ħafna, iżda għandhom jiġu sodisfatti ż-żewġ kundizzjonijiet li ġejjin:
1) Il-wavelength tal-lejżer għandu jkun l-istess bħall-wavelength tax-xogħol tal-rangefinder interferit.Filtru ta 'interferenza huwa installat quddiem id-ditekter tal-rangefinder, u l-wisa' tal-frekwenza hija dejqa ħafna.Lejżers b'wavelengths minbarra l-wavelength tax-xogħol ma jistgħux jilħqu l-wiċċ fotosensittiv tad-ditekter.Anke l-lejżers ta '1.54 μm u 1.57 μm b'wavelengths simili ma jistgħux jinterferixxu ma' xulxin.
2) Il-frekwenza tar-ripetizzjoni tal-lejżer għandha tkun għolja biżżejjed.Id-ditekter tal-rangefinder jirrispondi għas-sinjal tal-lejżer li jilħaq il-wiċċ fotosensittiv tiegħu biss meta titkejjel il-medda.Biex tinkiseb interferenza effettiva, il-polz ta 'interferenza għandu mill-inqas għafas fil-gate tal-mewġ tal-rangefinder 2 sa 3 impulsi.Il-bieb tal-firxa li jista 'jinkiseb fil-preżent huwa ta' l-ordni ta 'μs, għalhekk il-laser li jinterferixxi għandu jkollu frekwenza ta' ripetizzjoni għolja.Meta tieħu distanza fil-mira ta '3 km bħala eżempju, il-ħin meħtieġ biex il-laser imur lura u 'l quddiem darba huwa 20 μs.Jekk jiddaħħlu mill-inqas 2 impulsi, il-frekwenza tar-ripetizzjoni tal-lejżer għandha tilħaq 50 kHz.Jekk il-medda minima tal-lejżer rangefinder hija 300 m, il-frekwenza ta ' ripetizzjoni tal-jammer ma tistax tkun inqas minn 500 kHz.Lejżers semikondutturi u lejżers tal-fibra biss jistgħu jiksbu rata ta 'ripetizzjoni daqshekk għolja.
1.2 Interferenza soppressiva u ħsara lill-kameras infra-aħmar b'mewġ qasir
Bħala l-komponent ewlieni tas-sistema ta 'l-immaġini infra-aħmar b'mewġ qasir, il-kamera infra-aħmar b'mewġ qasir għandha firxa dinamika limitata ta' qawwa ottika ta 'rispons tad-ditekter tal-pjan fokali InGaAs tagħha.Jekk il-qawwa ottika inċidentali taqbeż il-limitu ta 'fuq tal-medda dinamika, is-saturazzjoni sseħħ, u d-ditekter ma jistax iwettaq immaġini normali.Qawwa ogħla Il-lejżer jikkawża ħsara permanenti lid-ditekter.
Lejżers tas-semikondutturi tal-ogħla qawwa kontinwa u baxxa u lejżers tal-fibra bi frekwenza għolja ta 'ripetizzjoni huma adattati għal interferenza ta' soppressjoni kontinwa ta 'kameras infra-aħmar b'mewġ qasir.Irradja kontinwament il-kamera infra-aħmar b'mewġ qasir b'lejżer.Minħabba l-effett ta 'kondensazzjoni ta' ingrandiment kbir tal-lenti ottika, iż-żona milħuqa mill-post imxerred bil-lejżer fuq il-pjan fokali InGaAs hija saturata b'mod sever, u għalhekk ma tistax tiġi immaġinata b'mod normali.Biss wara li l-irradjazzjoni tal-lejżer titwaqqaf għal perjodu ta 'żmien, il-prestazzjoni tal-immaġini tista' gradwalment terġa 'lura għan-normal.
Skont ir-riżultati ta 'ħafna snin ta' riċerka u żvilupp ta 'prodotti ta' kontramiżura attiva tal-lejżer fil-meded viżibbli u qrib infra-aħmar u testijiet multipli tal-effettività tal-ħsara fil-kamp, lasers b'polz qasir biss b'qawwa massima ta 'megawatts u aktar jistgħu jikkawżaw ħsara irriversibbli lit-TV kameras f’distanza ta’ kilometri bogħod.ħsara.Jekk l-effett tal-ħsara jistax jinkiseb, l-ogħla qawwa tal-lejżer hija ċ-ċavetta.Sakemm l-ogħla qawwa tkun ogħla mil-limitu tal-ħsara tad-ditekter, polz wieħed jista 'jagħmel ħsara lid-ditekter.Mill-perspettiva tad-diffikultà tad-disinn tal-lejżer, id-dissipazzjoni tas-sħana u l-konsum tal-enerġija, il-frekwenza tar-ripetizzjoni tal-lejżer mhux bilfors trid tilħaq ir-rata tal-qafas tal-kamera jew saħansitra ogħla, u 10 Hz sa 20 Hz jistgħu jilħqu l-applikazzjonijiet attwali tal-ġlieda kontra.Naturalment, kameras infra-aħmar b'mewġ qasir mhumiex eċċezzjoni.
InGaAs ditekters tal-pjan fokali jinkludu CCDs tal-bumbardament tal-elettroni bbażati fuq fotokatodi tal-migrazzjoni tal-elettroni InGaAs/InP u CMOS żviluppati aktar tard.Il-limiti ta 'saturazzjoni u ħsara tagħhom huma fl-istess ordni ta' kobor bħal CCD/CMOS bbażati fuq Si, iżda ditekters ibbażati fuq InGaAs/InP għadhom ma nkisbux.Data ta' saturazzjoni u limitu ta' ħsara ta' CCD/COMS.
Skont l-istatus attwali tal-lejżers infra-aħmar shortwave fid-dar u barra, il-laser ta 'stat solidu ta' frekwenza ripetittiva ta '1.57 μm ibbażat fuq OPO għadu l-aħjar għażla għall-ħsara tal-lejżer lil CCD/COMS.Il-prestazzjoni ta 'penetrazzjoni atmosferika għolja tagħha u l-ogħla qawwa għolja tal-laser tal-polz qasir Il-kopertura tal-post tad-dawl u l-karatteristiċi effettivi tal-polz wieħed huma ovvji għall-qawwa tal-qtil artab tas-sistema optoelettronika fuq distanzi twal mgħammra b'kameras infra-aħmar b'mewġ qasir.
2 .Konklużjoni
Lejżers infra-aħmar b'mewġ qasir b'tul ta 'mewġ bejn 1.1 μm u 1.7 μm għandhom trażmissjoni atmosferika għolja u kapaċità qawwija li jippenetraw ċpar, xita, borra, duħħan, ramel u trab.Huwa inviżibbli għal tagħmir tradizzjonali ta 'viżjoni bil-lejl b'dawl baxx.Il-lejżer fil-medda ta '1.4 μm sa 1.6 μm huwa sigur għall-għajn tal-bniedem, u għandu karatteristiċi distintivi bħal ditekter matur b'wavelength ta' rispons massimu f'din il-medda, u sar direzzjoni ta 'żvilupp importanti għal applikazzjonijiet militari tal-laser.
Dan id-dokument janalizza l-karatteristiċi tekniċi u l-istatus quo ta 'erba' lejżers infra-aħmar b'mewġ qasir tipiċi, inklużi lejżers semikondutturi tal-fosfru, lejżers tal-fibra drogati b'Er, lejżers ta 'stat solidu drogati b'Er, u lejżers ta' stat solidu bbażati fuq OPO, u jiġbor fil-qosor l-użu ta 'dawn il-lejżers infra-aħmar b'mewġ qasir f'konjizzjoni attiva fotoelettrika.Applikazzjonijiet tipiċi fl-anti-reconnaissance.
1) Lejżers semikondutturi tal-fosfru ta 'frekwenza għolja ta' ripetizzjoni ta 'qawwa kontinwa u baxxa u lejżers tal-fibra Er-doped huma prinċipalment użati għal dawl awżiljarju għal sorveljanza stealth fuq distanzi twal u jimmiraw bil-lejl u jrażżnu l-interferenza għall-kameras infra-aħmar ta' mewġ qasir tal-għadu.Lejżers semikondutturi tal-fosfru b'impulsi qosra ta 'repetizzjoni għolja u lejżers tal-fibra Er-doped huma wkoll sorsi ta' dawl ideali għas-sigurtà tal-għajnejn tas-sistema b'ħafna polsi li jvarjaw, radar tal-immaġini tal-iskannjar bil-lejżer u interferenza ta 'qerq tad-distanza tal-lejżer tas-sigurtà tal-għajnejn.
2) Lejżers ta 'stat solidu bbażati fuq OPO b'rata ta' ripetizzjoni baxxa iżda b'qawwa massima ta 'megawatts jew saħansitra għaxar megawatts jistgħu jintużaw b'mod wiesa' f'radar tal-immaġini flash, osservazzjoni ta 'gating tal-laser fuq distanza twila bil-lejl, ħsara fil-lejżer infra-aħmar b'mewġ qasir u mod tradizzjonali għajnejn umani remoti Sigurtà laser jvarjaw.
3) Il-laser tal-ħġieġ Er minjatura huwa wieħed mid-direzzjonijiet li qed jikbru malajr tal-lejżers infra-aħmar b'mewġ qasir f'dawn l-aħħar snin.Il-livelli tal-qawwa attwali u l-frekwenza tar-ripetizzjoni jistgħu jintużaw f'telemetriċi tal-lejżer tas-sigurtà tal-għajnejn minjatura.Maż-żmien, ladarba l-ogħla qawwa tilħaq il-livell tal-megawatt, tista 'tintuża għal radar tal-immaġini tal-flash, osservazzjoni tal-laser gating, u ħsara bil-lejżer għal kameras infra-aħmar b'mewġ qasir.
4) Il-lejżer Er:YAG ippumpjat bid-dijodu li jaħbi l-apparat ta 'twissija tal-lejżer huwa d-direzzjoni ta' żvilupp mainstream ta 'lejżers infra-aħmar ta' mewġ qasir ta 'qawwa għolja.Għandu potenzjal kbir ta 'applikazzjoni f'lidar flash, osservazzjoni ta' gating bil-lejżer fuq distanza twila bil-lejl, u ħsara fil-lejżer.
F'dawn l-aħħar snin, peress li s-sistemi tal-armi għandhom rekwiżiti ogħla u ogħla għall-integrazzjoni ta 'sistemi optoelettroniċi, it-tagħmir tal-lejżer żgħir u ħafif sar xejra inevitabbli fl-iżvilupp tat-tagħmir tal-laser.Lejżers semikondutturi, lejżers tal-fibra u lejżers minjatura b'daqs żgħir, piż ħafif u konsum baxx ta 'enerġija Lejżers tal-ħġieġ Er saru d-direzzjoni mainstream tal-iżvilupp ta' lejżers infra-aħmar b'mewġ qasir.B'mod partikolari, lejżers tal-fibra bi kwalità tajba tar-raġġ għandhom potenzjal kbir ta 'applikazzjoni fid-dawl awżiljarju ta' bil-lejl, sorveljanza u mira stealth, lidar tal-immaġini tal-iskannjar, u interferenza ta 'soppressjoni tal-lejżer.Madankollu, il-qawwa/enerġija ta 'dawn it-tliet tipi ta' lejżers żgħar u ħfief hija ġeneralment baxxa, u tista 'tintuża biss għal xi applikazzjonijiet ta' tkixxif fuq medda qasira, u ma tistax tissodisfa l-ħtiġijiet ta 'tkixxif fuq medda twila u kontro tkixxif.Għalhekk, il-fokus tal-iżvilupp huwa li tiżdied il-qawwa/enerġija tal-laser.
Lejżers ta 'stat solidu bbażati fuq OPO għandhom kwalità tajba tar-raġġ u qawwa għolja għolja, u l-vantaġġi tagħhom f'osservazzjoni gated fuq distanza twila, radar tal-immaġini flash u ħsara tal-lejżer għadhom ovvji ħafna, u l-enerġija tal-ħruġ tal-lejżer u l-frekwenza tar-ripetizzjoni tal-lejżer għandhom jiżdiedu aktar .Għal lejżers Er:YAG ippumpjati bid-dijodu, jekk l-enerġija tal-polz tiżdied filwaqt li l-wisa 'tal-polz tkun kompressata aktar, se ssir l-aħjar alternattiva għal-lejżers OPO solid-state.Għandu vantaġġi f'osservazzjoni gated fuq distanza twila, radar tal-immaġini tal-flash, u ħsara fil-lejżer.Potenzjal kbir ta 'applikazzjoni.
Aktar informazzjoni dwar il-prodott, tista 'tiġi żżur il-websajt tagħna:
https://www.erbiumtechnology.com/
E-mail:devin@erbiumtechnology.com
WhatsApp: +86-18113047438
Fax: +86-2887897578
Żid: No.23, triq Chaoyang, triq Xihe, distrcit Longquanyi, Chengdu,610107, iċ-Ċina.
Ħin tal-Aġġornament: Mar-02-2022
