Saskaņā ar dažādu īsviļņu infrasarkano lāzeru paaudzes mehānismu ir trīs veidu īsviļņu infrasarkanie lāzeri, proti, pusvadītāju lāzeri, šķiedru lāzeri un cietvielu lāzeri.Starp tiem cietvielu lāzerus var iedalīt cietvielu lāzeros, kuru pamatā ir optiskā nelineārā viļņa garuma pārveidošana, un cietvielu lāzeros, kas tieši ģenerē īsviļņu infrasarkanos lāzerus no lāzera darba materiāliem.
Pusvadītāju lāzeri izmanto pusvadītāju materiālus kā lāzera darba materiālus, un izejas lāzera viļņa garumu nosaka pusvadītāju materiālu joslas sprauga.Attīstoties materiālu zinātnei, pusvadītāju materiālu enerģijas joslas var pielāgot plašākam lāzera viļņu garumu diapazonam, izmantojot enerģijas joslu inženieriju.Tāpēc ar pusvadītāju lāzeriem var iegūt vairākus īsviļņu infrasarkanā lāzera viļņu garumus.
Tipisks īsviļņu infrasarkano pusvadītāju lāzera lāzera darba materiāls ir fosfora materiāls.Piemēram, indija fosfīda pusvadītāju lāzeram ar apertūras izmēru 95 μm ir lāzera izejas viļņu garums 1,55 μm un 1,625 μm, un jauda ir sasniegusi 1,5 W.
Šķiedru lāzers izmanto ar retzemju leģētu stikla šķiedru kā lāzera vidi un pusvadītāju lāzeru kā sūkņa avotu.Tam ir izcilas īpašības, piemēram, zems slieksnis, augsta konversijas efektivitāte, laba izejas staru kūļa kvalitāte, vienkārša struktūra un augsta uzticamība.Tas var arī izmantot plašā retzemju jonu starojuma spektra priekšrocības, lai izveidotu noskaņojamu šķiedru lāzeru, pievienojot lāzera rezonatoram selektīvus optiskos elementus, piemēram, režģus.Šķiedru lāzeri ir kļuvuši par nozīmīgu virzienu lāzertehnoloģiju attīstībā.
1.Cietvielu lāzers
Cietvielu lāzera pastiprināšanas nesēji, kas var tieši ģenerēt īsviļņu infrasarkanos lāzerus, galvenokārt ir Er: YAG kristāli un keramika, kā arī ar Er leģēts stikls.Cietvielu lāzers, kura pamatā ir Er:YAG kristāls un keramika, var tieši izvadīt 1,645 μm īsviļņu infrasarkano staru lāzeru, kas pēdējos gados ir karstais punkts īsviļņu infrasarkanā lāzera izpētē [3-5].Pašlaik Er: YAG lāzeru impulsa enerģija, izmantojot elektrooptisko vai akustiski optisko Q pārslēgšanu, ir sasniegusi dažus līdz desmitiem mJ, impulsa platumu desmitiem ns un atkārtošanās frekvenci no desmitiem līdz tūkstošiem Hz.Ja kā sūkņa avotu izmanto 1,532 μm pusvadītāju lāzeru, tam būs lielas priekšrocības lāzera aktīvās izlūkošanas un lāzera pretpasākumu jomā, jo īpaši tā slepenā iedarbība uz tipiskām lāzera brīdinājuma ierīcēm.
Er stikla lāzeram ir kompakta struktūra, zemas izmaksas, viegls svars un tas var realizēt Q-switch darbību.Tas ir vēlamais gaismas avots aktīvai īsviļņu infrasarkanā lāzera noteikšanai.Tomēr četru Er stikla materiālu nepilnību dēļ: pirmkārt, absorbcijas spektra centrālais viļņa garums ir 940 nm vai 976 nm, kas apgrūtina lampas sūknēšanas panākšanu;Otrkārt, Er stikla materiālu sagatavošana ir sarežģīta un nav viegli izgatavot lielus izmērus;Treškārt, Er stikls Materiālam ir sliktas termiskās īpašības, un nav viegli panākt atkārtotas frekvences darbību ilgu laiku, nemaz nerunājot par nepārtrauktu darbību;ceturtkārt, nav piemērota Q pārslēgšanas materiāla.Lai gan īsviļņu infrasarkanā lāzera izpēte uz Er stikla bāzes vienmēr ir piesaistījusi cilvēku uzmanību, iepriekš minēto četru iemeslu dēļ neviens produkts nav iznācis.Līdz 1990. gadam, kad parādījās pusvadītāju lāzera stieņi ar viļņu garumu 940 nm un 980 nm, un piesātināti absorbcijas materiāli, piemēram, Co2+:MgAl2O4 (ar kobaltu leģēts magnija alumināts), kas bija divi galvenie sūkņu avota un Q-switching sastrēgumi. tika salauzti.Stikla lāzeru pētījumi ir strauji attīstījušies.Īpaši pēdējos gados manas valsts miniatūrais Er stikla lāzera modulis, kurā ir integrēts pusvadītāju sūkņa avots, Er stikls un rezonanses dobums, sver ne vairāk kā 10 g, un tam ir neliela sērijveida ražošanas jauda – 50 kW maksimālās jaudas moduļi.Tomēr Er stikla materiāla sliktās termiskās veiktspējas dēļ lāzera moduļa atkārtošanās biežums joprojām ir salīdzinoši zems.50 kW moduļa lāzera frekvence ir tikai 5 Hz, un 20 kW moduļa maksimālā lāzera frekvence ir 10 Hz, ko var izmantot tikai zemas frekvences lietojumos.
Nd:YAG impulsa lāzera 1,064 μm lāzera izvadei ir maksimālā jauda līdz megavatiem.Kad tik spēcīga koherenta gaisma iziet cauri dažiem īpašiem materiāliem, tās fotoni tiek neelastīgi izkliedēti uz materiāla molekulām, tas ir, fotoni tiek absorbēti un veidojas salīdzinoši zemas frekvences fotoni.Ir divu veidu vielas, kas var sasniegt šo frekvences pārveidošanas efektu: viena ir nelineāri kristāli, piemēram, KTP, LiNbO3 utt.;otrs ir augstspiediena gāze, piemēram, H2.Novietojiet tos optiskās rezonanses dobumā, lai izveidotu optisko parametrisko oscilatoru (OPO).
OPO, kas balstīts uz augstspiediena gāzi, parasti attiecas uz stimulētu Ramana izkliedes gaismas parametrisko oscilatoru.Sūkņa gaisma ir daļēji absorbēta un rada zemas frekvences gaismas vilni.Nobriedušais Ramana lāzers izmanto 1,064 μm lāzeru, lai sūknētu augstspiediena gāzi H2, lai iegūtu 1,54 μm īsviļņu infrasarkano lāzeru.
1. ATTĒLS
Īsviļņu infrasarkanās GV sistēmas tipiskais pielietojums ir liela attāluma attēlveidošana naktī.Lāzera apgaismotājam ir jābūt īsu impulsu īsviļņu infrasarkanajam lāzeram ar lielu maksimālo jaudu, un tā atkārtošanās frekvencei jāatbilst strobētās kameras kadra frekvencei.Saskaņā ar pašreizējo īsviļņu infrasarkano lāzeru statusu gan mājās, gan ārzemēs labākā izvēle ir ar diodes sūknēšanas Er: YAG lāzeri un OPO bāzes 1,57 μm cietvielu lāzeri.Vēl ir jāuzlabo miniatūra Er stikla lāzera atkārtošanās biežums un maksimālā jauda.3.Īsviļņu infrasarkanā lāzera pielietojums fotoelektriskajā pretizlūkošanā
Īsviļņu infrasarkanā lāzera pretizlūkošanas būtība ir īsviļņu infrasarkanajā joslā strādājošās ienaidnieka optoelektroniskās izlūkošanas iekārtas apstarošana ar īsviļņu infrasarkanajiem lāzera stariem, lai tā varētu iegūt nepareizu mērķa informāciju vai nevarētu darboties normāli, vai pat. detektors ir bojāts.Ir divas tipiskas īsviļņu infrasarkanā lāzera pretizlūkošanas metodes, proti, attāluma maldināšanas iejaukšanās cilvēka acīm droša lāzera attāluma mērītājā un īsviļņu infrasarkanās kameras bojājumu novēršana.
1.1. Attāluma maldināšanas traucējumi cilvēka acu drošības lāzera tālmērā
Impulsa lāzera tālmērs pārvērš attālumu starp mērķi un mērķi pēc lāzera impulsa laika intervāla, kas virzās uz priekšu un atpakaļ starp palaišanas punktu un mērķi.Ja tālmēra detektors saņem citus lāzera impulsus, pirms mērķa atstarotais atbalss signāls sasniedz palaišanas punktu, tas pārtrauks laika skaitīšanu, un konvertētais attālums nav faktiskais mērķa attālums, bet mazāks par mērķa faktisko attālumu.Viltus attālums, kas sasniedz mērķi maldināt attāluma mērītāja attālumu.Acīm drošiem lāzera attāluma mērītājiem attāluma maldināšanas traucējumu ieviešanai var izmantot tāda paša viļņa garuma īsviļņu infrasarkano staru impulsu lāzerus.
Lāzers, kas īsteno attāluma maldināšanas traucējumus tālmērā, simulē mērķa difūzo atstarošanu pret lāzeru, tāpēc lāzera maksimālā jauda ir ļoti zema, taču ir jāievēro šādi divi nosacījumi:
1) Lāzera viļņa garumam jābūt tādam pašam kā traucētā attāluma mērītāja darba viļņa garumam.Attāluma meklētāja detektora priekšā ir uzstādīts traucējumu filtrs, un joslas platums ir ļoti šaurs.Lāzeri ar viļņa garumu, kas atšķiras no darba viļņa garuma, nevar sasniegt detektora gaismjutīgo virsmu.Pat 1,54 μm un 1,57 μm lāzeri ar līdzīgiem viļņu garumiem nevar traucēt viens otru.
2) Lāzera atkārtošanās frekvencei jābūt pietiekami augstai.Diapazona meklētāja detektors reaģē uz lāzera signālu, kas sasniedz tā gaismjutīgo virsmu, tikai tad, kad tiek mērīts diapazons.Lai panāktu efektīvus traucējumus, traucējumu impulsam attāluma mērītāja viļņu vārtos jāiespiež vismaz 2 līdz 3 impulsi.Diapazona vārti, ko var sasniegt pašlaik, ir μs, tāpēc traucējošajam lāzeram jābūt ar augstu atkārtošanās frekvenci.Kā piemēru ņemot mērķa attālumu 3 km, laiks, kas nepieciešams, lai lāzers vienreiz pārvietotos uz priekšu un atpakaļ, ir 20 μs.Ja ir ievadīti vismaz 2 impulsi, lāzera atkārtošanās frekvencei jāsasniedz 50 kHz.Ja lāzera attāluma mērītāja minimālais diapazons ir 300 m, traucētāja atkārtošanās frekvence nedrīkst būt zemāka par 500 kHz.Tikai pusvadītāju lāzeri un šķiedru lāzeri var sasniegt tik augstu atkārtošanās ātrumu.
1.2. Nomācoši traucējumi un īsviļņu infrasarkano staru kameru bojājumi
Kā īsviļņu infrasarkanās attēlveidošanas sistēmas galvenā sastāvdaļa īsviļņu infrasarkanajai kamerai ir ierobežots InGaAs fokusa plaknes detektora reakcijas optiskās jaudas dinamiskais diapazons.Ja krītošā optiskā jauda pārsniedz dinamiskā diapazona augšējo robežu, notiks piesātinājums un detektors nevar veikt normālu attēlveidošanu.Lielāka jauda Lāzers radīs neatgriezeniskus detektora bojājumus.
Nepārtrauktas un zemas maksimālās jaudas pusvadītāju lāzeri un šķiedru lāzeri ar augstu atkārtošanās frekvenci ir piemēroti nepārtrauktai īsviļņu infrasarkano staru kameru traucējumu slāpēšanai.Nepārtraukti apstarojiet īsviļņu infrasarkano staru kameru ar lāzeru.Optiskā lēcas lielā palielinājuma kondensācijas efekta dēļ laukums, ko sasniedz lāzera izkliedētais punkts InGaAs fokusa plaknē, ir stipri piesātināts, un tāpēc to nevar normāli attēlot.Tikai pēc lāzera apstarošanas uz noteiktu laiku attēlveidošanas veiktspēja var pakāpeniski atgriezties normālā stāvoklī.
Saskaņā ar daudzu gadu pētījumu un lāzera aktīvo pretpasākumu produktu izstrādes rezultātiem redzamajā un tuvajā infrasarkanajā joslā un vairāku lauka bojājumu efektivitātes testu rezultātiem, tikai īsu impulsu lāzeri ar maksimālo jaudu megavati un vairāk var radīt neatgriezeniskus bojājumus televizoram. kameras kilometru attālumā.bojājumu.Neatkarīgi no tā, vai ir iespējams panākt bojājumu efektu, galvenais ir lāzera maksimālā jauda.Kamēr maksimālā jauda ir lielāka par detektora bojājuma slieksni, viens impulss var sabojāt detektoru.No lāzera konstrukcijas grūtību, siltuma izkliedes un enerģijas patēriņa viedokļa lāzera atkārtošanās frekvencei nav obligāti jāsasniedz kameras kadru ātrums vai pat lielāka, un 10 Hz līdz 20 Hz var atbilst faktiskajiem kaujas pielietojumiem.Protams, īsviļņu infrasarkanās kameras nav izņēmums.
InGaAs fokusa plaknes detektori ietver elektronu bombardēšanas CCD, kuru pamatā ir InGaAs / InP elektronu migrācijas fotokatodi un vēlāk izstrādātie CMOS.To piesātinājuma un bojājumu sliekšņi ir tādā pašā secībā kā Si bāzes CCD/CMOS, taču InGaAs/InP bāzes detektori vēl nav iegūti.CCD/COMS piesātinājuma un bojājumu sliekšņa dati.
Saskaņā ar pašreizējo īsviļņu infrasarkano lāzeru statusu gan mājās, gan ārvalstīs 1,57 μm atkārtotas frekvences cietvielu lāzers, kura pamatā ir OPO, joprojām ir labākā izvēle CCD/COMS lāzera bojājumiem.Tā augstā atmosfēras iespiešanās veiktspēja un augstas maksimālās jaudas īsu impulsu lāzers. Gaismas punktu pārklājums un viena impulsa efektīvās īpašības ir acīmredzamas tālsatiksmes optoelektroniskās sistēmas, kas aprīkota ar īsviļņu infrasarkanajām kamerām, mīkstajai nogalināšanas jaudai.
2 .Secinājums
Īsviļņu infrasarkanajiem lāzeriem ar viļņu garumu no 1,1 μm līdz 1,7 μm ir augsta atmosfēras caurlaidība un spēcīga spēja iekļūt dūmakā, lietū, sniegā, dūmos, smiltīs un putekļos.Tas ir neredzams tradicionālajām nakts redzamības iekārtām vājā apgaismojumā.Lāzers diapazonā no 1, 4 μm līdz 1, 6 μm ir drošs cilvēka acīm, un tam ir raksturīgas iezīmes, piemēram, nobriedis detektors ar maksimālo reakcijas viļņa garumu šajā diapazonā, un tas ir kļuvis par svarīgu lāzera militāro lietojumu attīstības virzienu.
Šajā rakstā analizēti četru tipisku īsviļņu infrasarkano lāzeru, tostarp fosfora pusvadītāju lāzeri, ar Er leģēti šķiedru lāzeri, ar Er leģēti cietvielu lāzeri un uz OPO balstīti cietvielu lāzeri, tehniskie parametri un status quo, kā arī apkopots to lietojums. šo īsviļņu infrasarkano lāzeru fotoelektriskajā aktīvajā izlūkošanā.Tipiski pielietojumi pretizlūkošanas jomā.
1) Nepārtrauktas un zemas maksimālās jaudas augstas atkārtošanās frekvences fosfora pusvadītāju lāzeri un Er-leģēti šķiedru lāzeri galvenokārt tiek izmantoti papildu apgaismojumam liela attāluma slepenai uzraudzībai un tēmēšanai naktī un ienaidnieka īsviļņu infrasarkano staru kameru traucējumu novēršanai.Augstas atkārtošanās īsu impulsu fosfora pusvadītāju lāzeri un Er-leģēti šķiedru lāzeri ir arī ideāli gaismas avoti vairāku impulsu sistēmas acu drošības diapazona noteikšanai, lāzerskenēšanas attēlveidošanas radara un acu drošības lāzera tālmēra attāluma maldināšanas traucējumiem.
2) Cietvielu lāzerus, kuru pamatā ir OPO ar zemu atkārtošanās ātrumu, bet ar maksimālo jaudu megavati vai pat desmit megavati, var plaši izmantot zibspuldzes attēlveidošanas radarā, liela attāluma lāzera vārtu novērošanā naktī, īsviļņu infrasarkanā lāzera bojājumiem un tradicionālā režīma tālvadības cilvēka acis Drošības lāzera attāluma mērīšana.
3) Miniatūrais Er stikla lāzers ir viens no pēdējos gados visstraujāk augošajiem īsviļņu infrasarkano lāzeru virzieniem.Pašreizējos jaudas un atkārtošanās frekvences līmeņus var izmantot miniatūros acu drošības lāzera attāluma mērītājos.Ar laiku, tiklīdz maksimālā jauda sasniedz megavatu līmeni, to var izmantot zibspuldzes attēlveidošanas radaram, lāzera vārtu novērošanai un īsviļņu infrasarkano staru kameru lāzera bojājumiem.
4) Diodes sūknētais Er:YAG lāzers, kas slēpj lāzera brīdinājuma ierīci, ir galvenais lieljaudas īsviļņu infrasarkano lāzeru attīstības virziens.Tam ir liels pielietojuma potenciāls zibspuldzes lidarā, liela attāluma lāzera vārtu novērošanā naktī un lāzera bojājumiem.
Pēdējos gados, kad ieroču sistēmām tiek izvirzītas arvien augstākas prasības optoelektronisko sistēmu integrācijai, mazās un vieglās lāzeriekārtas ir kļuvušas par neizbēgamu lāzeriekārtu attīstības tendenci.Pusvadītāju lāzeri, šķiedru lāzeri un miniatūrie lāzeri ar mazu izmēru, vieglu svaru un zemu enerģijas patēriņu Er stikla lāzeri ir kļuvuši par galveno virzienu īsviļņu infrasarkano lāzeru attīstībā.Jo īpaši šķiedru lāzeriem ar labu staru kvalitāti ir liels pielietojuma potenciāls nakts papildu apgaismojumā, slepenā novērošanā un mērķēšanā, skenēšanas attēlveidošanas lidarā un lāzera slāpēšanas traucējumos.Tomēr šo trīs veidu mazo un vieglo lāzeru jauda/enerģija parasti ir zema, un tos var izmantot tikai dažiem maza darbības attāluma izlūkošanas lietojumiem, un tie nevar apmierināt liela attāluma izlūkošanas un pretizlūkošanas vajadzības.Tāpēc izstrādes mērķis ir palielināt lāzera jaudu/enerģiju.
Uz OPO balstītiem cietvielu lāzeriem ir laba staru kūļa kvalitāte un augsta maksimālā jauda, un to priekšrocības tālsatiksmes novērošanā, zibspuldzes attēlveidošanas radara un lāzera bojājumiem joprojām ir ļoti acīmredzamas, un lāzera izejas enerģija un lāzera atkārtošanās biežums ir vēl vairāk jāpalielina. .Ar diodes sūknētajiem Er:YAG lāzeriem, ja impulsa enerģija tiek palielināta, kamēr impulsa platums tiek vēl vairāk saspiests, tas kļūs par labāko alternatīvu OPO cietvielu lāzeriem.Tam ir priekšrocības liela attāluma novērošanā, zibspuldzes attēlveidošanas radarā un lāzera bojājumiem.Lielisks pielietojuma potenciāls.
Plašāka informācija par produktu, jūs varat apmeklēt mūsu vietni:
https://www.erbiumtechnology.com/
E-pasts:devin@erbiumtechnology.com
WhatsApp: +86-18113047438
Fakss: +86-2887897578
Pievienot: Nr.23, Chaoyang Road, Xihe iela, Longquanyi rajons, Chengdu, 610107, Ķīna.
Atjaunināšanas laiks: Mar-02-2022
