Qisqa to'lqinli infraqizil lazerlarning turli xil ishlab chiqarish mexanizmiga ko'ra, qisqa to'lqinli infraqizil lazerlarning uch turi mavjud, ya'ni yarimo'tkazgichli lazerlar, tolali lazerlar va qattiq holatdagi lazerlar.Ular orasida qattiq holatdagi lazerlarni to'lqin uzunligini optik bo'lmagan konvertatsiya qilish asosida qattiq holatdagi lazerlarga va lazer ishchi materiallaridan to'g'ridan-to'g'ri qisqa to'lqinli infraqizil lazerlarni yaratadigan qattiq holatdagi lazerlarga bo'lish mumkin.
Yarimo'tkazgichli lazerlar yarimo'tkazgichli materiallarni lazerli ish materiallari sifatida ishlatadi va chiqish lazer to'lqin uzunligi yarimo'tkazgich materiallarining tarmoqli bo'shlig'i bilan belgilanadi.Materialshunoslikning rivojlanishi bilan yarimo'tkazgich materiallarining energiya diapazonlari energiya diapazoni muhandisligi orqali lazer to'lqin uzunliklarining kengroq diapazoniga moslashtirilishi mumkin.Shuning uchun yarimo'tkazgichli lazerlar bilan bir nechta qisqa to'lqinli infraqizil lazer to'lqin uzunliklarini olish mumkin.
Qisqa to'lqinli infraqizil yarimo'tkazgichli lazerning tipik lazer ishchi materiali fosforli materialdir.Masalan, diafragma o'lchami 95 mkm bo'lgan indiy fosfidli yarimo'tkazgichli lazerning chiqish to'lqin uzunligi 1,55 mkm va 1,625 mkm, quvvati esa 1,5 Vt ga yetdi.
Elyaf lazeri lazer muhiti sifatida nodir tuproqli shisha tolani va nasos manbai sifatida yarimo'tkazgichli lazerni ishlatadi.U past chegara, yuqori konversiya samaradorligi, yaxshi chiqish nurlari sifati, oddiy tuzilish va yuqori ishonchlilik kabi ajoyib xususiyatlarga ega.Bundan tashqari, lazer rezonatoridagi panjaralar kabi selektiv optik elementlarni qo'shish orqali sozlanishi tolali lazerni hosil qilish uchun noyob tuproq ionlari nurlanishining keng spektridan foydalanishi mumkin.Elyaf lazerlari lazer texnologiyasini rivojlantirishda muhim yo'nalishga aylandi.
1. Qattiq holatdagi lazer
Qisqa to'lqinli infraqizil lazerlarni to'g'ridan-to'g'ri ishlab chiqarishi mumkin bo'lgan qattiq holatdagi lazerli daromad vositalari asosan Er: YAG kristallari va keramika va Er-doped shisha hisoblanadi.Er: YAG kristalli va keramika asosidagi qattiq holatdagi lazer to'g'ridan-to'g'ri 1,645 mkm qisqa to'lqinli infraqizil lazerni chiqarishi mumkin, bu so'nggi yillarda qisqa to'lqinli infraqizil lazerni tadqiq qilishda issiq nuqtadir [3-5].Hozirgi vaqtda elektro-optik yoki akusto-optik Q-kommutatsiyasidan foydalangan holda Er: YAG lazerlarining impuls energiyasi bir necha o'nlab mJ ga, pulsning kengligi o'nlab ns ga va takrorlanish chastotasi o'ndan minglab Gts ga yetdi.Agar nasos manbai sifatida 1,532 mkm bo'lgan yarimo'tkazgichli lazer ishlatilsa, u lazer faol razvedkasi va lazerga qarshi choralar sohasida katta afzalliklarga ega bo'ladi, ayniqsa uning odatiy lazerli ogohlantirish qurilmalariga yashirin ta'siri.
Er shisha lazeri ixcham tuzilishga ega, arzon narxlardagi, engil vaznga ega va Q-switchli operatsiyani amalga oshirishi mumkin.Qisqa to'lqinli infraqizil lazerni faol aniqlash uchun afzal qilingan yorug'lik manbai.Biroq, Er shisha materiallarining to'rtta kamchiliklari tufayli: Birinchidan, assimilyatsiya spektrining markaziy to'lqin uzunligi 940 nm yoki 976 nm ni tashkil qiladi, bu esa chiroqni pompalashni qiyinlashtiradi;Ikkinchidan, Er shisha materiallarini tayyorlash qiyin va katta o'lchamlarni qilish oson emas;Uchinchidan, Er shishasi Materiallar yomon termal xususiyatlarga ega va uzoq vaqt davomida takroriy chastotali ishlashga erishish oson emas, uzluksiz ishlash;to'rtinchidan, mos Q-ko'chirish materiali yo'q.Er shishasiga asoslangan qisqa to'lqinli infraqizil lazerni tadqiq qilish har doim odamlarning e'tiborini tortgan bo'lsa-da, yuqoridagi to'rtta sababga ko'ra, hech qanday mahsulot chiqmadi.1990 yilgacha to'lqin uzunliklari 940 nm va 980 nm bo'lgan yarimo'tkazgichli lazer novdalarining paydo bo'lishi va Co2+: MgAl2O4 (kobalt qo'shilgan magniy aluminati) kabi to'yingan assimilyatsiya materiallarining paydo bo'lishi bilan nasosning ikkita asosiy to'siqlari paydo bo'ldi. buzilgan edi.Shisha lazerlar bo'yicha tadqiqotlar jadal rivojlandi.Ayniqsa, so'nggi yillarda yarimo'tkazgichli nasos manbai, Er shishasi va rezonans bo'shlig'ini birlashtirgan mening mamlakatimning miniatyurali Er shisha lazer moduli og'irligi 10 g dan oshmaydi va 50 kVt quvvatli quvvat modullarining kichik partiyasini ishlab chiqarish quvvatiga ega.Biroq, Er shisha materialining yomon termal ishlashi tufayli lazer modulining takrorlanish chastotasi hali ham nisbatan past.50 kVt modulning lazer chastotasi faqat 5 Gts ni tashkil qiladi va 20 kVt modulning maksimal lazer chastotasi 10 Gts ni tashkil qiladi, bu faqat past chastotali ilovalarda ishlatilishi mumkin.
Nd: YAG impulsli lazer tomonidan 1,064 mkm lazer chiqishi megavattgacha bo'lgan eng yuqori quvvatga ega.Bunday kuchli kogerent yorug'lik ba'zi maxsus materiallardan o'tganda, uning fotonlari material molekulalarida elastik bo'lmagan tarzda tarqaladi, ya'ni fotonlar so'riladi va nisbatan past chastotali fotonlar hosil bo'ladi.Ushbu chastota konvertatsiya effektiga erisha oladigan ikki turdagi moddalar mavjud: biri chiziqli bo'lmagan kristallar, masalan, KTP, LiNbO3 va boshqalar;ikkinchisi H2 kabi yuqori bosimli gazdir.Optik parametrik osilator (OPO) hosil qilish uchun ularni optik rezonans bo'shlig'iga joylashtiring.
Yuqori bosimli gazga asoslangan OPO odatda stimulyatsiya qilingan Raman sochuvchi yorug'lik parametrik osilatoriga ishora qiladi.Nasos nuri qisman so'riladi va past chastotali yorug'lik to'lqinini hosil qiladi.Yetuk Raman lazeri 1,54 mkm qisqa to‘lqinli infraqizil lazerni olish uchun yuqori bosimli gaz H2 ni pompalash uchun 1,064 mkm lazerdan foydalanadi.
1-rasm
Qisqa to'lqinli infraqizil GV tizimining odatiy qo'llanilishi tunda uzoq masofali tasvirdir.Lazer yoritgichi yuqori cho'qqi quvvatiga ega qisqa pulsli qisqa to'lqinli infraqizil lazer bo'lishi kerak va uning takrorlanish chastotasi strobed kameraning kadr chastotasiga mos kelishi kerak.Uyda va chet elda qisqa to'lqinli infraqizil lazerlarning hozirgi holatiga ko'ra, diodli nasosli Er: YAG lazerlari va OPO asosidagi 1,57 mkm qattiq holatdagi lazerlar eng yaxshi tanlovdir.Miniatyura Er shisha lazerining takrorlanish chastotasi va eng yuqori quvvati hali ham yaxshilanishi kerak.3.Qisqa to'lqinli infraqizil lazerni fotoelektrik razvedkaga qarshi qo'llash
Qisqa to'lqinli infraqizil lazerga qarshi razvedkaning mohiyati qisqa to'lqinli infraqizil diapazonda ishlaydigan dushmanning optoelektronik razvedka uskunasini qisqa to'lqinli infraqizil lazer nurlari bilan nurlantirishdan iborat bo'lib, u noto'g'ri maqsadli ma'lumotni olishi yoki normal ishlay olmasligi yoki hatto. detektor shikastlangan.Qisqa to'lqinli infraqizil lazerga qarshi razvedkaning ikkita tipik usuli mavjud, ya'ni inson ko'zi uchun xavfsiz lazer masofa o'lchagichga masofani aldash aralashuvi va qisqa to'lqinli infraqizil kameraga zarar etkazish.
1.1 Inson ko'zining lazerli masofa o'lchagichiga masofani aldash aralashuvi
Impulsli lazer masofa o'lchagichi nishon va nishon o'rtasidagi masofani lazer pulsining vaqt oralig'i bilan ishga tushirish nuqtasi va nishon o'rtasida oldinga va orqaga o'zgartiradi.Agar masofa o'lchagich detektori nishonning aks ettirilgan aks-sadosi ishga tushirish nuqtasiga yetguncha boshqa lazer impulslarini qabul qilsa, u vaqtni to'xtatadi va o'zgartirilgan masofa nishonning haqiqiy masofasi emas, balki nishonning haqiqiy masofasidan kichikroq bo'ladi.Masofa o'lchagichning masofasini aldash maqsadiga erishadigan noto'g'ri masofa.Ko'z uchun xavfsiz lazer diapazoni o'lchagichlari uchun bir xil to'lqin uzunligidagi qisqa to'lqinli infraqizil puls lazerlari masofani aldash shovqinini amalga oshirish uchun ishlatilishi mumkin.
Masofa o'lchagichning masofani aldash aralashuvini amalga oshiradigan lazer nishonning lazerga tarqoq aks etishini simulyatsiya qiladi, shuning uchun lazerning maksimal quvvati juda past, ammo quyidagi ikkita shart bajarilishi kerak:
1) Lazer to'lqin uzunligi aralashgan masofa o'lchagichning ish to'lqin uzunligi bilan bir xil bo'lishi kerak.Rang o'lchagich detektori oldida interferentsiya filtri o'rnatilgan va tarmoqli kengligi juda tor.To'lqin uzunligi ishchi to'lqin uzunligidan farqli bo'lgan lazerlar detektorning fotosensitiv yuzasiga etib bormaydi.Hatto to'lqin uzunliklari o'xshash bo'lgan 1,54 mkm va 1,57 mkm lazerlar ham bir-biriga xalaqit bera olmaydi.
2) Lazerni takrorlash chastotasi etarlicha yuqori bo'lishi kerak.Diapazon o'lchagich detektori faqat diapazon o'lchanganda uning fotosensitiv yuzasiga yetib boradigan lazer signaliga javob beradi.Samarali interferentsiyaga erishish uchun shovqin pulsi hech bo'lmaganda masofa o'lchagich to'lqin eshigiga 2 dan 3 gacha impulslarni siqib chiqishi kerak.Hozirgi vaqtda erishish mumkin bo'lgan diapazon eshigi ms darajasida, shuning uchun interferentsiya qiluvchi lazer yuqori takrorlanish chastotasiga ega bo'lishi kerak.Misol tariqasida 3 km maqsadli masofani oladigan bo'lsak, lazerning bir marta oldinga va orqaga qaytishi uchun zarur bo'lgan vaqt 20 mks.Agar kamida 2 ta impuls kiritilsa, lazer takrorlash chastotasi 50 kHz ga yetishi kerak.Agar lazer masofa o'lchagichning minimal diapazoni 300 m bo'lsa, murabbo takrorlash chastotasi 500 kHz dan past bo'lishi mumkin emas.Bunday yuqori takrorlash tezligiga faqat yarimo'tkazgichli lazerlar va tolali lazerlar erisha oladi.
1.2 Qisqa to'lqinli infraqizil kameralarga bostiruvchi shovqin va zarar
Qisqa to'lqinli infraqizil tasvirlash tizimining asosiy komponenti sifatida qisqa to'lqinli infraqizil kamera InGaAs fokal tekislik detektorining javob optik quvvatining cheklangan dinamik diapazoniga ega.Agar hodisa optik quvvati dinamik diapazonning yuqori chegarasidan oshsa, to'yinganlik paydo bo'ladi va detektor oddiy tasvirni bajara olmaydi.Yuqori quvvat Lazer detektorga doimiy zarar etkazadi.
Uzluksiz va past quvvatli yarimo'tkazgichli lazerlar va yuqori takroriy chastotali tolali lazerlar qisqa to'lqinli infraqizil kameralarning uzluksiz interferensiyasini bostirish uchun javob beradi.Qisqa to'lqinli infraqizil kamerani lazer bilan doimiy ravishda nurlantiring.Optik linzalarning katta kattalashtirib kondensatsiyalash effekti tufayli InGaAs fokus tekisligida lazerli diffuz nuqta erishgan maydon jiddiy to‘yingan va shuning uchun uni normal tasvirlab bo‘lmaydi.Faqatgina lazer nurlanishi bir muddat to'xtatilgandan so'ng, tasvirlash ko'rsatkichlari asta-sekin normal holatga qaytishi mumkin.
Ko'zga ko'rinadigan va yaqin infraqizil diapazonlarda lazer faol qarshi choralarni ishlab chiqish va ko'p yillik tadqiqotlar natijalariga ko'ra, faqat megavatt va undan yuqori quvvatga ega qisqa impulsli lazerlar televizorga qaytarilmas zarar etkazishi mumkin. kilometr masofada joylashgan kameralar.zarar.Zarar ta'siriga erishish mumkinmi, lazerning eng yuqori kuchi kalit hisoblanadi.Maksimal quvvat detektorning shikastlanish chegarasidan yuqori bo'lsa, bitta puls detektorga zarar etkazishi mumkin.Lazer dizayni qiyinligi, issiqlik tarqalishi va quvvat iste'moli nuqtai nazaridan, lazerning takrorlanish chastotasi kameraning kadr tezligiga yoki undan ham yuqori bo'lishi shart emas va 10 Gts dan 20 Gts haqiqiy jangovar ilovalarga javob berishi mumkin.Tabiiyki, qisqa to'lqinli infraqizil kameralar bundan mustasno emas.
InGaAs fokal tekislik detektorlari InGaAs/InP elektron migratsiya fotokatodlari va keyinchalik ishlab chiqilgan CMOS asosidagi elektron bombardimon CCD-larni o'z ichiga oladi.Ularning to'yinganlik va shikastlanish chegaralari Si-asosli CCD/CMOS bilan bir xil darajada, ammo InGaAs/InP-ga asoslangan detektorlar hali olinmagan.CCD/COMS ning to'yinganlik va shikastlanish chegarasi ma'lumotlari.
Uyda va chet elda qisqa to'lqinli infraqizil lazerlarning hozirgi holatiga ko'ra, OPO-ga asoslangan 1,57 mkm takrorlanuvchi chastotali qattiq holat lazeri CCD/COMS-ga lazer shikastlanishi uchun hali ham eng yaxshi tanlovdir.Uning yuqori atmosferaga kirish ko'rsatkichi va yuqori cho'qqi quvvati qisqa pulsli lazer. Yorug'lik nuqtalarining qoplanishi va bitta impulsning samarali xususiyatlari qisqa to'lqinli infraqizil kameralar bilan jihozlangan uzoq masofali optoelektronik tizimning yumshoq o'ldirish kuchi uchun aniq.
2 .Xulosa
To'lqin uzunligi 1,1 mkm dan 1,7 mkm gacha bo'lgan qisqa to'lqinli infraqizil lazerlar yuqori atmosfera o'tkazuvchanligiga ega va tuman, yomg'ir, qor, tutun, qum va changni o'tkazish qobiliyatiga ega.An'anaviy kam yorug'likli tungi ko'rish uskunalariga ko'rinmaydi.1,4 mkm dan 1,6 mkm gacha bo'lgan diapazondagi lazer inson ko'zi uchun xavfsizdir va bu diapazonda eng yuqori javob to'lqin uzunligiga ega bo'lgan etuk detektor kabi o'ziga xos xususiyatlarga ega va lazerli harbiy ilovalar uchun muhim rivojlanish yo'nalishiga aylandi.
Ushbu maqolada to'rtta tipik qisqa to'lqinli infraqizil lazerlarning, shu jumladan fosforli yarimo'tkazgichli lazerlarning, Er qo'shilgan tolali lazerlarning, Er qo'shilgan qattiq holatdagi lazerlarning va OPO asosidagi qattiq holatdagi lazerlarning texnik xususiyatlari va holati tahlil qilinadi va ulardan foydalanish umumlashtiriladi. fotoelektrik faol razvedkada ushbu qisqa to'lqinli infraqizil lazerlarning.Razvedkaga qarshi tipik ilovalar.
1) Uzluksiz va past quvvatli yuqori takroriy chastotali fosforli yarimo'tkazgichli lazerlar va Er-dopingli tolali lazerlar asosan uzoq masofali yashirin kuzatuv va tunda nishonga olish va dushmanning qisqa to'lqinli infraqizil kameralariga shovqinni bostirish uchun yordamchi yoritish uchun ishlatiladi.Yuqori takroriy qisqa impulsli fosforli yarimo'tkazgichli lazerlar va Er-doped tolali lazerlar ham ko'p impulsli tizim ko'z xavfsizligi diapazoni, lazerli skanerlash tasvirlash radarlari va ko'z xavfsizligi lazerli masofa o'lchagich masofani aldash aralashuvi uchun ideal yorug'lik manbalari hisoblanadi.
2) OPO asosidagi qattiq holatdagi lazerlarni takrorlash tezligi past, lekin maksimal quvvati megavatt yoki hatto oʻn megavatt boʻlgan lazerlar flesh tasvirlash radarlarida, tunda uzoq masofali lazerni kuzatishda, qisqa toʻlqinli infraqizil lazer shikastlanishida va boshqalarda keng qoʻllanilishi mumkin. an'anaviy rejim masofaviy inson ko'zlari Xavfsizlik lazer oralig'i.
3) Miniatyurali Er shisha lazeri so'nggi yillarda qisqa to'lqinli infraqizil lazerlarning eng tez rivojlanayotgan yo'nalishlaridan biridir.Joriy quvvat va takrorlash chastotasi darajalari miniatyura ko'z xavfsizligi lazerli masofa o'lchagichlarida ishlatilishi mumkin.Vaqt o'tishi bilan, eng yuqori quvvat megavatt darajasiga yetgandan so'ng, u fleshli tasvirlash radarlari, lazerli eshiklarni kuzatish va qisqa to'lqinli infraqizil kameralarga lazer shikastlanishi uchun ishlatilishi mumkin.
4) Lazerli ogohlantirish moslamasini yashiradigan diodli nasosli Er: YAG lazeri yuqori quvvatli qisqa to'lqinli infraqizil lazerlarning asosiy rivojlanish yo'nalishi hisoblanadi.Fleshli lidarda, tunda uzoq masofali lazerli eshiklarni kuzatishda va lazer shikastlanishida katta qo'llash salohiyatiga ega.
So'nggi yillarda qurol tizimlari optoelektronik tizimlarni integratsiyalash uchun yuqori va yuqori talablarga ega bo'lganligi sababli, kichik va engil lazer uskunalari lazer uskunalarini rivojlantirishda muqarrar tendentsiyaga aylandi.Kichik o'lchamli, engil vaznli va kam quvvat iste'moliga ega yarimo'tkazgichli lazerlar, tolali lazerlar va miniatyura lazerlari Er shisha lazerlari qisqa to'lqinli infraqizil lazerlarni rivojlantirishning asosiy yo'nalishiga aylandi.Xususan, yaxshi nur sifatiga ega bo'lgan tolali lazerlar tungi yordamchi yoritishda, yashirin kuzatuv va maqsadni ko'zlashda, skanerlash tasvirini lidarda va lazerni bostirish shovqinida katta qo'llanilishi mumkin.Biroq, bu uch turdagi kichik va engil lazerlarning kuchi/energiyasi odatda past bo'lib, faqat ba'zi qisqa masofali razvedka dasturlari uchun ishlatilishi mumkin va uzoq masofali razvedka va qarshi razvedka ehtiyojlarini qondira olmaydi.Shuning uchun rivojlanishning asosiy yo'nalishi lazer quvvatini/energiyasini oshirishdir.
OPO-ga asoslangan qattiq holatdagi lazerlar yaxshi nur sifati va yuqori cho'qqi kuchiga ega va ularning uzoq masofali kuzatuvda, fleshli tasvir radarida va lazer shikastlanishida afzalliklari hali ham juda aniq va lazerning chiqish energiyasi va lazerni takrorlash chastotasini yanada oshirish kerak. .Diyot bilan pompalanadigan Er: YAG lazerlari uchun, agar pulsning kengligi yanada siqilgan bo'lsa, impuls energiyasi oshirilsa, u OPO qattiq holatdagi lazerlarga eng yaxshi alternativ bo'ladi.U uzoq masofali kuzatuv, fleshli tasvir radarlari va lazer shikastlanishida afzalliklarga ega.Katta dastur salohiyati.
Mahsulot haqida ko'proq ma'lumot, siz bizning veb-saytimizga tashrif buyurishingiz mumkin:
https://www.erbiumtechnology.com/
E-mail:devin@erbiumtechnology.com
WhatsApp: +86-18113047438
Faks: +86-2887897578
Qo'shish: №23, Chaoyang yo'li, Xihe ko'chasi, Longquanyi tumani, Chengdu, 610107, Xitoy.
Yangilanish vaqti: 2022-yil 2-mart
