Қысқа толқынды инфрақызыл лазерлердің әртүрлі генерациялау механизміне сәйкес қысқа толқынды инфрақызыл лазерлердің үш түрі бар, атап айтқанда жартылай өткізгіш лазерлер, талшықты лазерлер және қатты күйдегі лазерлер.Олардың ішінде қатты күйдегі лазерлерді толқын ұзындығын оптикалық сызықты емес түрлендіруге негізделген қатты денелі лазерлерге және лазерлік жұмыс материалдарынан қысқа толқынды инфрақызыл лазерлерді тікелей тудыратын қатты күйдегі лазерлерге бөлуге болады.
Жартылай өткізгішті лазерлер лазерлік жұмыс материалдары ретінде жартылай өткізгіш материалдарды пайдаланады, ал шығыс лазер толқын ұзындығы жартылай өткізгіш материалдардың жолақ саңылауымен анықталады.Материалтану дамуымен жартылай өткізгіш материалдардың энергетикалық жолақтарын энергетикалық диапазондық инженерия арқылы лазерлік толқын ұзындығының кең ауқымына бейімдеуге болады.Сондықтан жартылай өткізгіш лазерлер арқылы бірнеше қысқа толқынды инфрақызыл лазер толқын ұзындығын алуға болады.
Қысқа толқынды инфрақызыл жартылай өткізгіш лазерге тән лазерлік жұмыс материалы фосфор материалы болып табылады.Мысалы, саңылау өлшемі 95 мкм индий фосфидті жартылай өткізгішті лазердің шығыс толқын ұзындығы 1,55 мкм және 1,625 мкм, ал қуаты 1,5 Вт жетті.
Талшықты лазер лазерлік орта ретінде сирек жер қоспасы бар шыны талшықты және сорғы көзі ретінде жартылай өткізгіш лазерді пайдаланады.Оның төменгі шегі, жоғары түрлендіру тиімділігі, жақсы шығыс сәуле сапасы, қарапайым құрылым және жоғары сенімділік сияқты тамаша сипаттамалары бар.Ол сондай-ақ лазерлік резонатордағы торлар сияқты селективті оптикалық элементтерді қосу арқылы реттелетін талшықты лазерді қалыптастыру үшін сирек жер иондарының сәулеленуінің кең спектрін пайдалана алады.Талшықты лазерлер лазерлік технологияның дамуындағы маңызды бағытқа айналды.
1. Қатты күйдегі лазер
Қысқа толқынды инфрақызыл лазерлерді тікелей генерациялай алатын қатты күйдегі лазерлік күшейткіш медиа негізінен Er: YAG кристалдары мен керамика және Er-қоспаланған шыны болып табылады.Er:YAG кристалы мен керамика негізіндегі қатты күйдегі лазер 1,645 мкм қысқа толқынды инфрақызыл лазерді тікелей шығара алады, бұл соңғы жылдардағы қысқа толқынды инфрақызыл лазерді зерттеудегі ыстық нүкте болып табылады [3-5].Қазіргі уақытта электро-оптикалық немесе акусто-оптикалық Q-қосқышын қолданатын Er: YAG лазерлерінің импульстік энергиясы бірнеше-ондаған мДж-ға, импульстің ені ондаған нс-ке және қайталану жиілігі ондаған мың Гц-ке жетті.Егер сорғы көзі ретінде 1,532 мкм жартылай өткізгішті лазер пайдаланылса, ол лазерлік белсенді барлау және лазерлік қарсы шаралар саласында үлкен артықшылықтарға ие болады, әсіресе оның әдеттегі лазерлік ескерту құрылғыларына жасырын әсері.
Er шыны лазері ықшам құрылымға, төмен бағаға, жеңіл салмаққа ие және Q-қосылуын жүзеге асыра алады.Бұл қысқа толқынды инфрақызыл лазерді белсенді анықтау үшін қолайлы жарық көзі.Дегенмен, Er шыны материалдарының төрт кемшілігіне байланысты: Біріншіден, жұтылу спектрінің орталық толқын ұзындығы 940 нм немесе 976 нм, бұл шамды айдауды қиындатады;Екіншіден, Er шыны материалдарын дайындау қиын және үлкен өлшемдерді жасау оңай емес;Үшіншіден, Er шыны Материалдың термиялық қасиеттері нашар, және үздіксіз жұмысты былай қойғанда, ұзақ уақыт бойы қайталанатын жиілік жұмысына қол жеткізу оңай емес;төртіншіден, қолайлы Q-қосқыш материал жоқ.Er шыны негізіндегі қысқа толқынды инфрақызыл лазерді зерттеу әрқашан адамдардың назарын аударғанымен, жоғарыда аталған төрт себепке байланысты ешбір өнім шықпады.1990 жылға дейін толқын ұзындығы 940 нм және 980 нм болатын жартылай өткізгішті лазерлік жолақтардың пайда болуымен және Co2+: MgAl2O4 (кобальт қосылған магний алюминаты) сияқты қаныққан сіңіру материалдарының пайда болуымен, сорғылардың екі негізгі кедергісі Q- және бұзылды.Шыны лазерлерді зерттеу қарқынды дамыды.Әсіресе соңғы жылдары жартылай өткізгішті сорғы көзін, Er шынысын және резонанстық қуысты біріктіретін менің елімнің миниатюралық Er шыны лазерлік модулі салмағы 10 г-нан аспайды және 50 кВт ең жоғары қуат модульдерінің шағын партиясының өндірістік қуатына ие.Дегенмен, Er шыны материалының нашар термиялық өнімділігіне байланысты лазерлік модульдің қайталану жиілігі әлі де салыстырмалы түрде төмен.50 кВт модулінің лазер жиілігі небәрі 5 Гц, ал 20 кВт модулінің максималды лазер жиілігі 10 Гц, оны тек төмен жиілікті қолданбаларда қолдануға болады.
Nd:YAG импульсті лазерінің 1,064 мкм лазер шығаруы мегаваттқа дейінгі ең жоғары қуатқа ие.Осындай күшті когерентті жарық кейбір арнайы материалдар арқылы өткенде оның фотондары материалдың молекулаларында серпімді емес шашыраңқы болады, яғни фотондар жұтылып, салыстырмалы түрде төмен жиілікті фотондар түзіледі.Бұл жиілікті түрлендіру әсеріне қол жеткізе алатын заттардың екі түрі бар: бірі сызықты емес кристалдар, мысалы, KTP, LiNbO3 және т.б.;екіншісі - H2 сияқты жоғары қысымды газ.Оптикалық параметрлік осцилляторды (OPO) қалыптастыру үшін оларды оптикалық резонанстық қуысқа орналастырыңыз.
Жоғары қысымды газға негізделген OPO әдетте ынталандырылған Raman шашырау жарығы параметрлік осцилляторына жатады.Сорғы жарығы ішінара жұтылады және төмен жиілікті жарық толқынын тудырады.Жетілген Раман лазері 1,54 мкм қысқа толқынды инфрақызыл лазерді алу үшін жоғары қысымды газды H2 айдау үшін 1,064 мкм лазерді пайдаланады.
СУРЕТ 1
Қысқа толқынды инфрақызыл GV жүйесінің әдеттегі қолданылуы түнде ұзақ қашықтыққа бейнелеу болып табылады.Лазерлік сəулелендіру құралы жоғары қуаттылығы бар қысқа импульстік қысқа толқынды инфрақызыл лазер болуы керек, ал оның қайталану жиілігі стробты камераның кадр жиілігіне сəйкес болуы керек.Үйдегі және шетелдегі қысқа толқынды инфрақызыл лазерлердің ағымдағы күйіне сәйкес диодпен айдалатын Er: YAG лазерлері және OPO негізіндегі 1,57 мкм қатты күйдегі лазерлер ең жақсы таңдау болып табылады.Миниатюралық Er шыны лазерінің қайталану жиілігі мен ең жоғары қуаты әлі де жақсартуды қажет етеді.3.Қысқа толқынды инфрақызыл лазерді фотоэлектрлік қарсы барлауда қолдану
Қысқа толқынды инфрақызыл лазерге қарсы барлаудың мәні қысқа толқынды инфрақызыл диапазонында жұмыс істейтін қарсыластың оптоэлектрондық барлау аппаратурасын қысқа толқынды инфрақызыл лазер сәулелерімен сәулелендіру болып табылады, осылайша ол қате нысана ақпаратын ала алады немесе қалыпты жұмыс істей алмайды, тіпті. детектор зақымдалған.Қысқа толқынды инфрақызыл лазерге қарсы барлаудың екі типтік әдісі бар, атап айтқанда адамның көзіне қауіпсіз лазерлік қашықтық өлшегішке қашықтықты алдау кедергісі және қысқа толқынды инфрақызыл камераға зақым келтіру.
1.1 Адам көзінің лазерлік қашық өлшегішіне қашықтықты алдау кедергісі
Импульстік лазерлік қашықтық өлшегіш нысан мен нысана арасындағы қашықтықты ұшыру нүктесі мен нысана арасындағы алға-артқа жүретін лазер импульсінің уақыт аралығына түрлендіреді.Егер қашықтық өлшегіш детектор нысанның шағылысқан жаңғырық сигналы ұшыру нүктесіне жеткенге дейін басқа лазерлік импульстарды қабылдаса, ол уақытты белгілеуді тоқтатады және түрлендірілген қашықтық нысананың нақты қашықтығы емес, нысананың нақты қашықтығынан аз болады.Қашықтық өлшегіштің қашықтығын алдау мақсатына жететін жалған қашықтық.Көзге қауіпсіз лазерлік диапазон өлшегіштер үшін бірдей толқын ұзындығының қысқа толқынды инфрақызыл импульстік лазерлері қашықтықты алдау кедергісін жүзеге асыру үшін пайдаланылуы мүмкін.
Қашықтық өлшегіштің қашықтықты алдау кедергісін жүзеге асыратын лазер нысанның лазерге диффузиялық шағылуын модельдейді, сондықтан лазердің ең жоғары қуаты өте төмен, бірақ келесі екі шартты орындау керек:
1) Лазердің толқын ұзындығы кедергіленген диапазон өлшегіштің жұмыс толқын ұзындығымен бірдей болуы керек.Диапазон детекторының алдында кедергі сүзгісі орнатылған және өткізу қабілеттілігі өте тар.Жұмыс толқын ұзындығынан басқа толқын ұзындығы бар лазерлер детектордың фотосезімтал бетіне жете алмайды.Тіпті толқын ұзындығы ұқсас 1,54 мкм және 1,57 мкм лазерлер де бір-біріне кедергі жасай алмайды.
2) Лазердің қайталану жиілігі жеткілікті жоғары болуы керек.Диапазон өлшенетін детектор оның фотосезімтал бетіне жеткен лазер сигналына диапазон өлшенгенде ғана жауап береді.Тиімді кедергіге қол жеткізу үшін кедергі импульсі кем дегенде диапазон өлшегіштің толқын қақпасына 2-3 импульсқа дейін сығуы керек.Қазіргі уақытта қол жеткізуге болатын диапазон қақпасы μs тәртібінде, сондықтан кедергі жасайтын лазердің қайталану жиілігі жоғары болуы керек.Мысал ретінде 3 км мақсатты қашықтықты алсақ, лазердің бір рет алға және артқа өтуіне қажетті уақыт 20 мкс құрайды.Кем дегенде 2 импульс енгізілсе, лазердің қайталану жиілігі 50 кГц жетуі керек.Егер лазерлік диапазон өлшегіштің ең аз диапазоны 300 м болса, кептелістің қайталану жиілігі 500 кГц-тен төмен болмауы керек.Мұндай жоғары қайталану жылдамдығына тек жартылай өткізгіш лазерлер мен талшықты лазерлер ғана қол жеткізе алады.
1.2 Қысқа толқынды инфрақызыл камералардың кедергісін және зақымдануын басу
Қысқа толқынды инфрақызыл бейнелеу жүйесінің негізгі құрамдас бөлігі ретінде қысқа толқынды инфрақызыл камера InGaAs фокустық жазықтық детекторының жауап беру оптикалық қуатының шектеулі динамикалық диапазонына ие.Түскен оптикалық қуат динамикалық диапазонның жоғарғы шегінен асып кетсе, қанығу орын алады және детектор қалыпты бейнелеуді орындай алмайды.Жоғары қуат Лазер детекторға тұрақты зақым келтіреді.
Үздіксіз және төмен қуатты жартылай өткізгішті лазерлер және қайталану жиілігі жоғары талшықты лазерлер қысқа толқынды инфрақызыл камералардың үздіксіз кедергісін басу үшін жарамды.Қысқа толқынды инфрақызыл камераны лазермен үздіксіз сәулелендіріңіз.Оптикалық линзаның үлкен үлкейтетін конденсациялау әсеріне байланысты InGaAs фокустық жазықтығындағы лазерлік диффузиялық нүкте жеткен аумақ қатты қаныққан, сондықтан қалыпты түрде суретке түсіру мүмкін емес.Лазерлік сәулелену белгілі бір уақытқа тоқтатылғаннан кейін ғана бейнелеу өнімділігі біртіндеп қалыпты жағдайға оралуы мүмкін.
Көрінетін және жақын инфрақызыл диапазондардағы лазерлік белсенді әрекетке қарсы шаралардың көп жылдық зерттеулері мен әзірлемелерінің және көптеген далалық зақымдану тиімділігін сынақтарының нәтижелеріне сәйкес, тек мегаватт және одан жоғары қуаттылығы бар қысқа импульстік лазерлер теледидарға қайтымсыз зақым келтіруі мүмкін. километр қашықтықтағы камералар.зақымдану.Зақымдану әсеріне қол жеткізуге бола ма, лазердің ең жоғары қуаты кілт болып табылады.Ең жоғары қуат детектордың зақымдану шегінен жоғары болғанша, бір импульс детекторды зақымдауы мүмкін.Лазерді жобалау қиындығы, жылуды бөлу және қуат тұтыну тұрғысынан лазердің қайталану жиілігі камераның кадр жиілігіне немесе одан да жоғары болуы міндетті емес және 10 Гц-тен 20 Гц-ке дейін нақты жауынгерлік қолданбаларды қанағаттандыра алады.Әрине, қысқа толқынды инфрақызыл камералар ерекшелік емес.
InGaAs фокустық жазықтық детекторларына InGaAs/InP электронды көші-қон фотокатодтарына негізделген электронды бомбалау ПЗС және кейінірек әзірленген CMOS кіреді.Олардың қанықтығы мен зақымдану шегі Si негізіндегі CCD/CMOS сияқты шама тәртібінде, бірақ InGaAs/InP негізіндегі детекторлар әлі алынған жоқ.CCD/COMS қанықтығы мен зақымдану шегі деректері.
Үйдегі және шетелдегі қысқа толқынды инфрақызыл лазерлердің ағымдағы күйіне сәйкес, OPO негізіндегі 1,57 мкм қайталанатын жиілікті қатты күйдегі лазер CCD/COMS лазерінің зақымдалуы үшін әлі де ең жақсы таңдау болып табылады.Оның жоғары атмосфераға ену өнімділігі және жоғары ең жоғары қуатты қысқа импульстік лазер. Жарық нүктелерін қамту және бір импульстік тиімді сипаттамалар қысқа толқынды инфрақызыл камералармен жабдықталған ұзақ қашықтыққа оптоэлектрондық жүйенің жұмсақ өлтіру күші үшін айқын.
2 .Қорытынды
Толқын ұзындығы 1,1 мкм мен 1,7 мкм аралығындағы қысқа толқынды инфрақызыл лазерлер жоғары атмосфералық өткізгіштікке ие және тұманды, жаңбырды, қарды, түтінді, құм мен шаңды өте жақсы өтеді.Бұл дәстүрлі түнгі көру жабдығы төмен жарықпен көрінбейді.1,4 мкм-ден 1,6 мкм диапазондағы лазер адам көзі үшін қауіпсіз және осы диапазонда ең жоғары жауап толқын ұзындығы бар жетілген детектор сияқты ерекше ерекшеліктері бар және лазерлік әскери қолданбалар үшін маңызды даму бағыты болды.
Бұл құжат төрт типтік қысқа толқынды инфрақызыл лазерлердің, соның ішінде фосфорлы жартылай өткізгіш лазерлердің, Er-қоспаланған талшықты лазерлердің, Er-қоспаланған қатты күйдегі лазерлердің және OPO негізіндегі қатты күйдегі лазерлердің техникалық сипаттамалары мен статус-квосын талдайды және пайдалануды қорытындылайды. осы қысқа толқынды инфрақызыл лазерлердің фотоэлектрлік белсенді барлаудағы.Антибарлаудағы типтік қолданбалар.
1) Үздіксіз және төмен қуаттылығы жоғары қайталанатын жиілікті фосфорлы жартылай өткізгіш лазерлер және Er-қоспаланған талшықты лазерлер негізінен алыс қашықтықтан жасырын бақылау және түнде бағыттау және қарсыластың қысқа толқынды инфрақызыл камераларына кедергілерді басу үшін қосымша жарықтандыру үшін қолданылады.Жоғары қайталанатын қысқа импульстік фосфорлы жартылай өткізгіш лазерлер және Er-қоспаланған талшықты лазерлер де көп импульстік жүйенің көз қауіпсіздігі диапазоны, лазерлік сканерлеу бейнелеу радары және көз қауіпсіздігі лазерлік қашық өлшегіш қашықтығы алдау кедергісі үшін тамаша жарық көздері болып табылады.
2) Қайталану жиілігі төмен, бірақ ең жоғары қуаты мегаватт немесе тіпті он мегаватт болатын OPO негізіндегі қатты күйдегі лазерлерді флэш-бейнелеу радарларында, түнде ұзақ қашықтыққа лазерлік қақпаларды бақылауда, қысқа толқынды инфрақызыл лазердің зақымдалуында және дәстүрлі режим қашықтан адам көзі Қауіпсіздік лазер диапазоны.
3) Миниатюралық Er шыны лазері соңғы жылдардағы қысқа толқынды инфрақызыл лазерлердің ең жылдам дамып келе жатқан бағыттарының бірі болып табылады.Ағымдағы қуат пен қайталану жиілігі деңгейлерін көзге арналған миниатюралық қауіпсіздік лазерлік қашық өлшегіштерде пайдалануға болады.Уақыт өте келе, ең жоғары қуат мегаватт деңгейіне жеткенде, оны флэш-бейнелеу радарын, лазерлік қақпаларды бақылауды және қысқа толқынды инфрақызыл камераларды лазермен зақымдау үшін пайдалануға болады.
4) Лазерлік ескерту құрылғысын жасыратын диодпен айдалатын Er:YAG лазері жоғары қуатты қысқа толқынды инфрақызыл лазерлерді дамытудың негізгі бағыты болып табылады.Оның флэш-лидар, түнде ұзақ қашықтыққа лазерлік қақпаларды бақылау және лазердің зақымдалуында үлкен қолдану мүмкіндігі бар.
Соңғы жылдары қару-жарақ жүйелері оптоэлектрондық жүйелерді біріктіру үшін жоғары және жоғары талаптарға ие болғандықтан, шағын және жеңіл лазерлік жабдық лазерлік жабдықты дамытудың сөзсіз үрдісіне айналды.Жартылай өткізгішті лазерлер, талшықты лазерлер және шағын өлшемді, жеңіл салмақты және аз қуат тұтынатын миниатюралық лазерлер Er шыны лазерлері қысқа толқынды инфрақызыл лазерлерді дамытудың негізгі бағыты болды.Атап айтқанда, жақсы сәуле сапасы бар талшықты лазерлердің түнгі қосымша жарықтандыруда, жасырын бақылауда және нысанаға алуда, бейнелеу лидарын сканерлеуде және лазерлік кедергілерді жоюда қолдану мүмкіндігі зор.Дегенмен, шағын және жеңіл лазерлердің осы үш түрінің қуаты/энергиясы әдетте төмен және кейбір қысқа қашықтықтағы барлау қолданбалары үшін ғана пайдаланылуы мүмкін және ұзақ қашықтыққа барлау мен қарсы барлау қажеттіліктерін қанағаттандыра алмайды.Сондықтан, дамудың басты бағыты лазер қуатын/қуатын арттыру болып табылады.
OPO негізіндегі қатты күйдегі лазерлердің жақсы сәуле сапасы мен жоғары шыңдық қуаты бар және олардың алыс қашықтықтағы бақылауда, флэш-бейнелеу радарын және лазердің зақымдалуындағы артықшылықтары әлі де өте айқын және лазердің шығу энергиясы мен лазердің қайталану жиілігін одан әрі арттыру керек. .Диодпен айдалатын Er:YAG лазерлері үшін импульстің ені одан әрі қысылған кезде импульстік энергия ұлғайса, ол қатты күйдегі OPO лазерлеріне ең жақсы балама болады.Оның қалааралық бақылауда, флэш-бейнелеу радарларында және лазерлік зақымдануда артықшылықтары бар.Қолданбаның үлкен әлеуеті.
Өнім туралы қосымша ақпарат, сіз біздің веб-сайтқа кіре аласыз:
https://www.erbiumtechnology.com/
Электрондық пошта:devin@erbiumtechnology.com
WhatsApp: +86-18113047438
Факс: +86-2887897578
Қосу: №23, Чаоян жолы, Сихэ көшесі, Лонгцюаньи ауданы, Чэнду, 610107, Қытай.
Жаңарту уақыты: 02 наурыз 2022 ж
