Според различниот механизам за генерирање на инфрацрвени ласери со кратки бранови, постојат три типа на инфрацрвени ласери со кратки бранови, имено полупроводнички ласери, ласери со влакна и ласери со цврста состојба.Меѓу нив, ласерите со цврста состојба можат да се поделат на ласери со цврста состојба засновани на оптичка нелинеарна конверзија на бранова должина и ласери со цврста состојба кои директно генерираат инфрацрвени ласери со кратки бранови од ласерски работни материјали.
Полупроводничките ласери користат полупроводнички материјали како ласерски работни материјали, а излезната бранова должина на ласерот се одредува со јазот на опсегот на полупроводничките материјали.Со развојот на науката за материјали, енергетските појаси на полупроводнички материјали може да се прилагодат на поширок опсег на ласерски бранови должини преку инженерството на енергетскиот опсег.Затоа, со полупроводнички ласери може да се добијат повеќекратни инфрацрвени ласерски бранови должини.
типичен ласерски работен материјал од краткобрановиот инфрацрвен полупроводнички ласер е фосфорен материјал.На пример, полупроводнички ласер со индиум фосфид со големина на отворот од 95 μm има излезни ласерски бранови должини од 1,55 μm и 1,625 μm, а моќноста достигнала 1,5 W.
Ласерот со влакна користи стаклени влакна допирани од ретки земји како ласерски медиум и полупроводнички ласер како извор на пумпата.Има одлични карактеристики како што се низок праг, висока ефикасност на конверзија, добар квалитет на излезниот зрак, едноставна структура и висока доверливост.Исто така, може да го искористи широкиот спектар на јонско зрачење од ретки земји за да формира ласер со прилагодливи влакна со додавање на селективни оптички елементи како што се решетки во ласерскиот резонатор.Ласерите со влакна станаа важна насока во развојот на ласерската технологија.
1.Ласер со цврста состојба
Медиумите за ласерско засилување со цврста состојба кои директно можат да генерираат инфрацрвени ласери со кратки бранови се главно Er: YAG кристали и керамика и Er-doped стакло.Ласерот со цврста состојба базиран на кристал и керамика Er:YAG може директно да емитува инфрацрвен ласер со краток бран од 1,645 μm, што е жешка точка во истражувањето на инфрацрвениот ласер со кратки бранови во последниве години [3-5].Во моментов, пулсната енергија на Er: YAG ласерите кои користат електрооптичко или акусто-оптичко Q-преклопување достигна неколку до десетици mJ, ширина на пулсот од десетици ns и фреквенција на повторување од десетици до илјадници Hz.Ако се користи полупроводнички ласер од 1,532 μm како извор на пумпата, тој ќе има големи предности на полето на ласерско активно извидување и ласерски контрамерки, особено неговиот скришум ефект на типични ласерски уреди за предупредување.
Ер стаклениот ласер има компактна структура, ниска цена, мала тежина и може да реализира работа со Q-прекинувач.Тој е префериран извор на светлина за активно откривање на инфрацрвен ласер со кратки бранови.Сепак, поради четирите недостатоци на стаклените материјали Er: Прво, централната бранова должина на спектарот на апсорпција е 940 nm или 976 nm, што го отежнува испумпувањето на светилката;Второ, подготовката на Ер стаклените материјали е тешка и не е лесно да се направат големи димензии;Трето, Er стакло Материјалот има лоши термички својства и не е лесно да се постигне повторлива работа со фреквенција долго време, а камоли континуирано работење;четврто, нема соодветен Q-преклопен материјал.Иако истражувањето на инфрацрвениот ласер со кратки бранови базиран на стаклото Ер отсекогаш го привлекувало вниманието на луѓето, поради горенаведените четири причини, ниеден производ не се појавил.До 1990 година, со појавата на полупроводнички ласерски шипки со бранови должини од 940 nm и 980 nm, и појавата на заситени материјали за апсорпција како што се Co2+:MgAl2O4 (кобалт-допирани магнезиум алуминат), двете главни шишиња за пумпање Q и грла беа скршени.Истражувањето на стаклените ласери се разви брзо.Особено во последниве години, минијатурниот ласерски модул за стакло Er од мојата земја, кој ги интегрира изворот на полупроводничка пумпа, Er стаклото и резонантната празнина, тежи не повеќе од 10 g и има мал капацитет за производство од 50 kW модули со максимална моќност.Сепак, поради слабите термички перформанси на стаклениот материјал Er, фреквенцијата на повторување на ласерскиот модул е сè уште релативно ниска.Ласерската фреквенција на модулот од 50 kW е само 5 Hz, а максималната ласерска фреквенција на модулот од 20 kW е 10 Hz, што може да се користи само во апликации со ниска фреквенција.
Излезот на ласерот од 1,064 μm од импулсниот ласер Nd:YAG има максимална моќност до мегавати.Кога таква силна кохерентна светлина поминува низ некои специјални материјали, нејзините фотони нееластично се расфрлаат на молекулите на материјалот, односно фотоните се апсорбираат и произведуваат фотони со релативно ниска фреквенција.Постојат два типа на супстанции кои можат да го постигнат овој ефект на конверзија на фреквенцијата: едниот се нелинеарни кристали, како што се KTP, LiNbO3 итн.;другиот е гас под висок притисок како H2.Ставете ги во оптичката резонантна празнина за да формирате оптички параметарски осцилатор (OPO).
OPO базиран на гас под висок притисок обично се однесува на стимулиран Раман параметарски осцилатор што расфрла светлина.Светлината на пумпата делумно се апсорбира и генерира светлосен бран со ниска фреквенција.Зрелиот Раман ласер користи ласер од 1,064 μm за да пумпа гас под висок притисок H2 за да добие инфрацрвен ласер со краток бран од 1,54 μm.
СЛИКА 1
Типичната примена на кратки бранови инфрацрвени GV систем е снимање на долги растојанија ноќе.Ласерскиот илуминатор треба да биде инфрацрвен ласер со кратки бранови со краток импулс со висока врвна моќност, а неговата фреквенција на повторување треба да биде конзистентна со фреквенцијата на рамката на камерата со строб.Според сегашниот статус на инфрацрвените ласери со кратки бранови дома и во странство, Er: YAG ласерите со диоди и ласерите со цврста состојба базирани на OPO од 1,57 μm се најдобриот избор.Сè уште треба да се подобрат фреквенцијата на повторување и максималната моќност на минијатурниот стаклен ласер Er.3.Примена на инфрацрвен ласер со кратки бранови во фотоелектричното анти-извидување
Суштината на инфрацрвено ласерско анти-извидување со кратки бранови е да се зрачи оптоелектронската опрема за извидување на непријателот што работи во инфрацрвената лента со кратки бранови со инфрацрвени ласерски зраци со кратки бранови, за да може да добие погрешни информации за целта или да не може да работи нормално, па дури и детекторот е оштетен.Постојат два типични методи на инфрацрвено ласерско антиизвидување со кратки бранови, имено пречки со измама од далечина до ласерскиот далечина безбеден за човечкото око и оштетување на потиснување на инфрацрвената камера со кратки бранови.
1.1
Импулсниот ласерски далечина го конвертира растојанието помеѓу целта и целта според временскиот интервал на ласерскиот пулс што оди напред-назад помеѓу точката на лансирање и целта.Ако детекторот за далечина прими други ласерски импулси пред рефлектираниот ехо сигнал на целта да стигне до точката на лансирање, тој ќе го запре тајмингот, а конвертираното растојание не е вистинското растојание на целта, туку помало од вистинското растојание на целта.Лажно растојание, со што се постигнува целта да се измами растојанието на далечина.За безбедни ласерски далечини, може да се користат инфрацрвени импулсни ласери со кратки бранови со иста бранова должина за да се имплементираат пречки за измама на растојание.
Ласерот што ја имплементира пречката за залажување на растојанието на далечина го симулира дифузниот одраз на целта кон ласерот, така што максималната моќност на ласерот е многу мала, но треба да се исполнат следните два услови:
1) Ласерската бранова должина мора да биде иста со работната бранова должина на интерферираниот далечина.Филтер за пречки е инсталиран пред детекторот за далечина, а пропусниот опсег е многу тесен.Ласерите со бранови должини различни од работната бранова должина не можат да стигнат до фотосензитивната површина на детекторот.Дури и ласерите од 1,54 μm и 1,57 μm со слични бранови должини не можат да се мешаат едни со други.
2) Фреквенцијата на ласерско повторување мора да биде доволно висока.Детекторот за далечина реагира на ласерскиот сигнал кој ја достигнува својата фотосензитивна површина само кога се мери опсегот.За да се постигне ефективно пречки, пулсот на интерференција треба барем да се притисне во портата на брановиот далечина од 2 до 3 импулси.Вратата на опсегот што може да се постигне во моментов е од редот на μs, така што ласерот за мешање мора да има висока фреквенција на повторување.Земајќи го на пример целното растојание од 3 km, времето потребно за ласерот да оди напред-назад еднаш е 20 μs.Ако се внесат најмалку 2 импулси, фреквенцијата на ласерско повторување мора да достигне 50 kHz.Ако минималниот опсег на ласерскиот дострел е 300 m, фреквенцијата на повторување на заглавувачот не може да биде помала од 500 kHz.Само полупроводнички ласери и ласери со влакна можат да постигнат толку висока стапка на повторување.
1.2 Супресивни пречки и оштетување на инфрацрвените камери со кратки бранови
Како основна компонента на системот за инфрацрвена слика со кратки бранови, инфрацрвената камера со кратки бранови има ограничен динамичен опсег на оптичка моќност на одговорот на својот детектор за фокусна рамнина InGaAs.Ако упадната оптичка моќност ја надмине горната граница на динамичкиот опсег, ќе се појави сатурација и детекторот не може да изврши нормално снимање.Поголема моќност Ласерот ќе предизвика трајно оштетување на детекторот.
Полупроводнички ласери со континуирана и мала врвна моќност и ласери со влакна со висока фреквенција на повторување се погодни за континуирано потиснување на пречки на инфрацрвени камери со кратки бранови.Континуирано зрачете ја инфрацрвената камера со кратки бранови со ласер.Поради ефектот на кондензација со големо зголемување на оптичката леќа, областа до која доаѓа ласерската дифузна точка на фокусната рамнина на InGaAs е сериозно заситена и затоа не може нормално да се слика.Само откако ласерското зрачење ќе се прекине за одреден временски период, перформансите на снимањето може постепено да се вратат во нормала.
Според резултатите од долгогодишното истражување и развој на производи за ласерски активни контрамерки во видливите и блиску инфрацрвените појаси и тестовите за ефективност на повеќекратно оштетување на теренот, само ласерите со краток импулс со максимална моќност од мегавати и повеќе можат да предизвикаат неповратно оштетување на ТВ. камери на растојание од километри.оштетување.Без разлика дали може да се постигне ефектот на оштетување, врвната моќност на ласерот е клучот.Сè додека врвната моќност е поголема од прагот на оштетување на детекторот, еден пулс може да го оштети детекторот.Од гледна точка на тешкотијата на дизајнот на ласерот, дисипацијата на топлина и потрошувачката на енергија, фреквенцијата на повторување на ласерот не мора нужно да ја достигне стапката на слики на камерата или дури и повисока, а 10 Hz до 20 Hz може да ги задоволат вистинските борбени апликации.Секако, инфрацрвените камери со кратки бранови не се исклучок.
Детекторите на фокалната рамнина InGaAs вклучуваат CCD-и за електронско бомбардирање базирани на фотокатоди за миграција на електрони InGaAs/InP и подоцна развиени CMOS.Праговите на нивната заситеност и оштетување се во ист редослед на големина како CCD/CMOS базирани на Si, но детекторите базирани на InGaAs/InP сè уште не се добиени.Податоци за прагот на заситеност и оштетување на CCD/COMS.
Според моменталниот статус на инфрацрвените ласери со кратки бранови дома и во странство, ласерот со цврста состојба со повторувачка фреквенција од 1,57 μm, базиран на OPO, сè уште е најдобриот избор за ласерско оштетување на CCD/COMS.Нејзините високи перформанси на пенетрација во атмосферата и краток импулсен ласер со висока максимална моќност Покривањето на светлосно место и ефективни карактеристики со еден импулс се очигледни за меката убиствена моќ на оптоелектронскиот систем на долги растојанија опремен со инфрацрвени камери со кратки бранови.
2 .Заклучок
Инфрацрвените ласери со кратки бранови со бранови должини помеѓу 1,1 μm и 1,7 μm имаат висока атмосферска пропустливост и силна способност да навлезат во магла, дожд, снег, чад, песок и прашина.Тој е невидлив за традиционалната опрема за ноќно гледање при слаба осветленост.Ласерот во опсегот од 1,4 μm до 1,6 μm е безбеден за човечкото око и има карактеристични карактеристики како зрел детектор со максимална бранова должина на одговор во овој опсег и стана важна развојна насока за ласерски воени апликации.
Овој труд ги анализира техничките карактеристики и статус кво на четири типични инфрацрвени ласери со кратки бранови, вклучувајќи фосфорни полупроводнички ласери, Ер-допирани влакна ласери, Ер-допирани ласери со цврста состојба и ласери со цврста состојба базирани на OPO, и ја сумира употребата од овие инфрацрвени ласери со кратки бранови во фотоелектричното активно извидување.Типични апликации во анти-извидување.
1) Полупроводнички фосфорни ласери со континуирана и мала врвна моќност со висока фреквенција на повторување и ласери со влакно со допирање на Ер главно се користат за помошно осветлување за скришум надзор на долги растојанија и за цел ноќе и за потиснување на пречки на непријателските инфрацрвени камери со краток бран.Полупроводничките ласери со краток импулс на фосфор и Ер-допираните ласери со влакна се исто така идеални извори на светлина за опсегот на безбедност на очите со повеќе импулсни системи, радар за сликање со ласерско скенирање и пречки за измама на далечина со безбедносен ласерски далечина.
2) Ласерите со цврста состојба базирани на OPO со мала стапка на повторување, но со максимална моќност од мегавати, па дури и десет мегавати, можат широко да се користат во радарите за снимање блиц, набљудување на ласерски порти на долги растојанија ноќе, оштетување на инфрацрвениот ласер со краток бран и традиционален режим далечински човечки очи Безбедносен ласерски опсег.
3) Минијатурниот стаклен ласер Ер е еден од најбрзо растечките насоки на инфрацрвените ласери со кратки бранови во последниве години.Сегашната моќност и нивоата на фреквенција на повторување може да се користат во минијатурни ласерски далечина за безбедност на очите.Со текот на времето, штом максималната моќност ќе го достигне нивото на мегават, може да се користи за радари за снимање блиц, ласерско набљудување на портите и ласерско оштетување на инфрацрвени камери со кратки бранови.
4) Ласерот Er:YAG пумпан со диоди кој го крие уредот за предупредување за ласер е главната насока за развој на инфрацрвените ласери со кратки бранови со висока моќност.Има голем потенцијал за примена при блиц-лидар, набљудување на долги ласерски порти ноќе и ласерско оштетување.
Во последниве години, бидејќи оружените системи имаат сè поголеми барања за интеграција на оптоелектронските системи, малата и лесна ласерска опрема стана неизбежен тренд во развојот на ласерската опрема.Полупроводнички ласери, ласери со влакна и минијатурни ласери со мала големина, мала тежина и мала потрошувачка на енергија Ер стаклените ласери станаа главната насока на развојот на инфрацрвените ласери со кратки бранови.Конкретно, ласерите со влакна со добар квалитет на зракот имаат голем потенцијал за примена во ноќното помошно осветлување, скришум надзор и нишанење, скенирање на лидар за сликање и пречки за сузбивање на ласерот.Меѓутоа, моќта/енергијата на овие три типа на мали и лесни ласери е генерално мала и може да се користи само за некои апликации за извидување со краток дострел и не може да ги задоволи потребите за извидување и контра-извидување со долг дострел.Затоа, фокусот на развојот е да се зголеми ласерската моќ/енергија.
Ласерите со цврста состојба базирани на OPO имаат добар квалитет на зракот и висока врвна моќност, а нивните предности во набљудувањето на долги растојанија, радарот за снимање блиц и ласерското оштетување сè уште се многу очигледни, а излезната енергија на ласерот и фреквенцијата на ласерско повторување треба дополнително да се зголемат. .За Er:YAG ласерите со диоди, ако енергијата на пулсот се зголеми додека ширината на пулсот е дополнително компресирана, тој ќе стане најдобрата алтернатива на OPO ласерите со цврста состојба.Има предности во набљудувањето со затворање на долги растојанија, радарот за снимање блиц и ласерското оштетување.Голем потенцијал за апликација.
Повеќе информации за производот, можете да дојдете да ја посетите нашата веб-страница:
https://www.erbiumtechnology.com/
Е-пошта:devin@erbiumtechnology.com
WhatsApp: +86-18113047438
Факс: +86-2887897578
Додај: бр.23, патот Чаојанг, улица Ксихе, област Лонгквањи, Ченгду, 610107, Кина.
Време на ажурирање: Мар-02-2022 година
