Volgens die verskillende generasiemeganismes van kortgolf-infrarooilasers is daar drie tipes kortgolf-infrarooilasers, naamlik halfgeleierlasers, vesellasers en vastestoflasers.Onder hulle kan vastestoflasers verdeel word in vastestoflasers gebaseer op optiese nie-lineêre golflengteomskakeling en vastestoflasers wat kortgolf infrarooi lasers direk uit laserwerkmateriaal genereer.
Halfgeleierlasers gebruik halfgeleiermateriale as laserwerkmateriaal, en die uitsetlasergolflengte word bepaal deur die bandgaping van die halfgeleiermateriale.Met die ontwikkeling van materiaalwetenskap kan energiebande van halfgeleiermateriale aangepas word vir 'n groter reeks lasergolflengtes deur energiebandingenieurswese.Daarom kan veelvuldige kortgolf infrarooi lasergolflengtes met halfgeleierlasers verkry word.
Die tipiese laserwerkmateriaal van kortgolf-infrarooi halfgeleierlaser is fosformateriaal.Byvoorbeeld, 'n indiumfosfied-halfgeleierlaser met 'n apertuurgrootte van 95 μm het uitsetlasergolflengtes van 1.55 μm en 1.625 μm, en die drywing het 1.5 W bereik.
Vesellaser gebruik seldsame-aarde-gedoteerde glasvesel as die lasermedium en halfgeleierlaser as die pompbron.Dit het uitstekende eienskappe soos lae drempel, hoë omskakelingsdoeltreffendheid, goeie uitsetstraalkwaliteit, eenvoudige struktuur en hoë betroubaarheid.Dit kan ook voordeel trek uit die wye spektrum van seldsame aardioonstraling om 'n instelbare vesellaser te vorm deur selektiewe optiese elemente soos roosters in die laserresonator by te voeg.Vesellasers het 'n belangrike rigting in die ontwikkeling van lasertegnologie geword.
1.Solid-state laser
Die vastestof-laserversterkingsmedia wat direk kortgolf-infrarooilasers kan genereer, is hoofsaaklik Er: YAG-kristalle en keramiek, en Er-gedoteerde glas.Die vastestoflaser gebaseer op Er:YAG kristal en keramiek kan 1.645μm kortgolf infrarooi laser direk uitstuur, wat 'n warm plek is in die navorsing van kortgolf infrarooi laser in onlangse jare [3-5].Tans het die polsenergie van Er: YAG-lasers wat elektro-optiese of akoesto-optiese Q-skakeling gebruik, 'n paar tot tiene mJ bereik, 'n polswydte van tiene van ns, en 'n herhalingsfrekwensie van tiene tot duisende Hz.As 'n 1.532 μm halfgeleierlaser as die pompbron gebruik word, sal dit groot voordele inhou op die gebied van laseraktiewe verkenning en laserteenmaatreëls, veral die stealth-effek daarvan op tipiese laserwaarskuwingstoestelle.
Er glas laser het kompakte struktuur, lae koste, ligte gewig, en kan Q-geskakelde werking realiseer.Dit is die voorkeurligbron vir aktiewe opsporing van kortgolf infrarooi laser.As gevolg van die vier tekortkominge van Er-glasmateriaal: Eerstens is die sentrale golflengte van die absorpsiespektrum 940 nm of 976 nm, wat lamppomp moeilik maak om te bereik;Tweedens is die voorbereiding van Er-glasmateriaal moeilik en dit is nie maklik om groot groottes te maak nie;Derde, Er glas Die materiaal het swak termiese eienskappe, en dit is nie maklik om herhalende frekwensie operasie vir 'n lang tyd te bereik, laat staan deurlopende werking;vierde, daar is geen geskikte Q-skakelmateriaal nie.Alhoewel die navorsing van kortgolf-infrarooilaser gebaseer op Er-glas nog altyd mense se aandag getrek het, het daar weens bogenoemde vier redes geen produk uitgekom nie.Tot 1990, met die opkoms van halfgeleier-laserstawe met golflengtes van 940 nm en 980 nm, en die opkoms van versadigde absorpsiemateriale soos Co2+:MgAl2O4 (kobalt-gedoteerde magnesiumaluminaat), die twee groot knelpunte van pompbron en Q-switching gebreek was.Die navorsing oor glaslasers het vinnig ontwikkel.Veral in onlangse jare weeg my land se miniatuur Er-glaslasermodule, wat halfgeleierpompbron, Er-glas en resonante holte integreer, nie meer as 10 g nie, en het 'n klein bondelproduksievermoë van 50 kW piekkragmodules.As gevolg van die swak termiese werkverrigting van Er-glasmateriaal, is die herhalingsfrekwensie van die lasermodule egter steeds relatief laag.Die laserfrekwensie van die 50 kW-module is slegs 5 Hz, en die maksimum laserfrekwensie van die 20 kW-module is 10 Hz, wat slegs in lae-frekwensietoepassings gebruik kan word.
Die 1,064 μm laseruitset deur die Nd:YAG gepulste laser het 'n piekkrag van tot megawatt.Wanneer so 'n sterk koherente lig deur sommige spesiale materiale gaan, word die fotone daarvan onelasties op die molekules van die materiaal verstrooi, dit wil sê die fotone word geabsorbeer en relatief Laefrekwensie-fotone geproduseer.Daar is twee tipes stowwe wat hierdie frekwensie-omskakelingseffek kan bereik: een is nie-lineêre kristalle, soos KTP, LiNbO3, ens.;die ander is hoëdrukgas soos H2.Plaas hulle in die optiese resonante holte om 'n optiese parametriese ossillator (OPO) te vorm.
OPO gebaseer op hoëdrukgas verwys gewoonlik na 'n gestimuleerde Raman-verstrooilig parametriese ossillator.Die pomplig word gedeeltelik geabsorbeer en genereer 'n lae-frekwensie liggolf.Die volwasse Raman-laser gebruik 'n 1.064 μm laser om hoëdrukgas H2 te pomp om 'n 1.54 μm kortgolf infrarooi laser te verkry.
PRENT 1
Die tipiese toepassing van kortgolf infrarooi GV-stelsel is langafstandbeelding in die nag.Die laser beligter moet 'n kort-puls kortgolf infrarooi laser met 'n hoë piek krag wees, en sy herhaling frekwensie moet ooreenstem met die raam frekwensie van die strobed kamera.Volgens die huidige status van kortgolf-infrarooilasers by die huis en in die buiteland is diode-gepompte Er: YAG-lasers en OPO-gebaseerde 1,57 μm vastestoflasers die beste keuses.Die herhalingsfrekwensie en piekkrag van die miniatuur Er-glaslaser moet nog verbeter word.3.Toepassing van kortgolf infrarooi laser in foto-elektriese anti-verkenning
Die essensie van kortgolf infrarooi laser anti-verkenning is om die vyand se opto-elektroniese verkenningstoerusting wat in die kortgolf infrarooi band werk, met kortgolf infrarooi laserstrale te bestraal, sodat dit verkeerde teikeninligting kan verkry of nie normaal kan werk nie, of selfs die detektor is beskadig.Daar is twee tipiese kortgolf infrarooi laser anti-verkenning metodes, naamlik die afstand misleiding interferensie tot die menslike oog-veilige laser afstandmeter en die onderdrukking skade aan die kortgolf infrarooi kamera.
1.1 Afstand misleiding interferensie met menslike oog veiligheid laser afstandmeter
Die gepulseerde laserafstandmeter skakel die afstand tussen die teiken en die teiken om deur die tydinterval van die laserpuls wat heen en weer tussen die lanseerpunt en die teiken gaan.As die afstandmeterdetektor ander laserpulse ontvang voordat die gereflekteerde eggosein van die teiken die lanseerpunt bereik, sal dit tydsberekening stop, en die omgeskakelde afstand is nie die werklike afstand van die teiken nie, maar kleiner as die werklike afstand van die teiken.Vals afstand, wat die doel bereik om die afstand van die afstandmeter te mislei.Vir oog-veilige laserafstandmeters kan kortgolf infrarooi pulslasers van dieselfde golflengte gebruik word om afstand misleiding interferensie te implementeer.
Die laser wat die afstand misleiding interferensie van die afstandmeter implementeer simuleer die diffuse refleksie van die teiken na die laser, dus die laser piek krag is baie laag, maar die volgende twee voorwaardes moet nagekom word:
1) Die lasergolflengte moet dieselfde wees as die werkgolflengte van die versteurde afstandmeter.’n Interferensiefilter is voor die afstandmeterdetektor geïnstalleer, en die bandwydte is baie smal.Lasers met ander golflengtes as die werkende golflengte kan nie die fotosensitiewe oppervlak van die detektor bereik nie.Selfs die 1,54 μm en 1,57 μm lasers met soortgelyke golflengtes kan nie met mekaar inmeng nie.
2) Die laserherhalingsfrekwensie moet hoog genoeg wees.Die afstandmeter-detektor reageer slegs op die lasersein wat sy fotosensitiewe oppervlak bereik wanneer die afstand gemeet word.Om effektiewe interferensie te verkry, moet die interferensiepuls ten minste 2 tot 3 pulse in die afstandmetergolfhek indruk.Die reekshek wat tans bereik kan word, is in die orde van μs, dus moet die interfererende laser 'n hoë herhalingsfrekwensie hê.Neem 'n teikenafstand van 3 km as 'n voorbeeld, die tyd wat nodig is vir die laser om een keer heen en weer te gaan, is 20 μs.Indien ten minste 2 pulse ingevoer word, moet die laserherhalingsfrekwensie 50 kHz bereik.As die minimum reeks van die laserafstandmeter 300 m is, kan die herhalingsfrekwensie van die jammer nie laer as 500 kHz wees nie.Slegs halfgeleierlasers en vesellasers kan so 'n hoë herhalingstempo bereik.
1.2 Onderdrukkende interferensie en skade aan kortgolf infrarooi kameras
As die kernkomponent van die kortgolf infrarooi beeldingstelsel, het die kortgolf infrarooi kamera 'n beperkte dinamiese omvang van die optiese reaksiekrag van sy InGaAs fokusvlakdetektor.As die invallende optiese krag die boonste limiet van die dinamiese reeks oorskry, sal versadiging plaasvind en die detektor kan nie normale beelding uitvoer nie.Hoër krag Die laser sal permanente skade aan die detektor veroorsaak.
Deurlopende en lae piekkrag halfgeleierlasers en vesellasers met hoë herhalingsfrekwensie is geskik vir deurlopende onderdrukking van interferensie van kortgolf infrarooi kameras.Bestraal die kortgolf infrarooi kamera voortdurend met 'n laser.As gevolg van die groot-vergroting kondenserende effek van die optiese lens, is die area wat bereik word deur die laser diffuse kol op die InGaAs fokusvlak erg versadig, en kan dus nie normaalweg afgebeeld word nie.Eers nadat die laserbestraling vir 'n tydperk gestaak is, kan die beeldprestasie geleidelik na normaal terugkeer.
Volgens die resultate van baie jare se navorsing en ontwikkeling van laser-aktiewe teenmaatreëlprodukte in die sigbare en naby-infrarooi bande en meervoudige veldskade-effektiwiteitstoetse, kan slegs kortpulslasers met 'n piekkrag van megawatt en hoër onomkeerbare skade aan TV veroorsaak kameras op 'n afstand van kilometers ver.skade.Of die skade-effek bereik kan word, die piekkrag van die laser is die sleutel.Solank as wat die piekkrag hoër is as die detektorskadedrempel, kan 'n enkele puls die detektor beskadig.Vanuit die oogpunt van laserontwerpprobleme, hitteafvoer en kragverbruik, hoef die herhalingsfrekwensie van die laser nie noodwendig die raamtempo van die kamera of selfs hoër te bereik nie, en 10 Hz tot 20 Hz kan aan werklike gevegstoepassings voldoen.Natuurlik is kortgolf infrarooi kameras geen uitsondering nie.
InGaAs-fokusvlakdetektors sluit elektronbombardement CCD's in wat gebaseer is op InGaAs/InP elektronmigrasiefotokatodes en CMOS wat later ontwikkel is.Hul versadigings- en skadedrempels is in dieselfde orde van grootte as Si-gebaseerde CCD/CMOS, maar InGaAs/InP-gebaseerde detektors is nog nie verkry nie.Versadiging en skade drempel data van CCD/COMS.
Volgens die huidige status van kortgolf infrarooi lasers by die huis en in die buiteland, is die 1,57 μm herhalende frekwensie vastestoflaser gebaseer op OPO steeds die beste keuse vir laserskade aan CCD/COMS.Sy hoë atmosferiese penetrasieprestasie en hoë piekkrag kortpulslaser Die ligvlekdekking en enkelpulseffektiewe kenmerke is duidelik vir die sagte doodmaakkrag van die langafstand-opto-elektroniese stelsel toegerus met kortgolf-infrarooi kameras.
2 .Gevolgtrekking
Kortgolf infrarooi lasers met golflengtes tussen 1,1 μm en 1,7 μm het hoë atmosferiese deurlaatbaarheid en sterk vermoë om waas, reën, sneeu, rook, sand en stof binne te dring.Dit is onsigbaar vir tradisionele lae-lig nagsigtoerusting.Die laser in die 1,4 μm tot 1,6 μm band is veilig vir die menslike oog, en het kenmerkende kenmerke soos 'n volwasse detektor met 'n piek reaksie golflengte in hierdie reeks, en het 'n belangrike ontwikkelingsrigting vir laser militêre toepassings geword.
Hierdie vraestel ontleed die tegniese kenmerke en status quo van vier tipiese kortgolf infrarooi lasers, insluitend fosforhalfgeleierlasers, Er-gedoteerde vesellasers, Er-gedoteerde vastestoflasers en OPO-gebaseerde vastestoflasers, en som die gebruik op van hierdie kortgolf infrarooi lasers in foto-elektriese aktiewe verkenning.Tipiese toepassings in anti-verkenning.
1) Deurlopende en lae piekkrag hoë herhaling frekwensie fosfor halfgeleier lasers en Er-gedoteerde vesel lasers word hoofsaaklik gebruik vir hulpbeligting vir langafstand stealth bewaking en mik in die nag en onderdrukking van interferensie van vyand kortgolf infrarooi kameras.Hoë-herhaling kort-puls fosfor halfgeleier lasers en Er-gedoteerde vesel lasers is ook ideale ligbronne vir multi-puls stelsel oog veiligheidsafstand, laser skandering beeld radar en oog veiligheid laser afstandmeter afstand misleiding interferensie.
2) OPO-gebaseerde vastestoflasers met 'n lae herhalingstempo maar met 'n piekkrag van megawatt of selfs tien megawatt kan wyd gebruik word in flitsbeeldradar, langafstand laserhekwaarneming in die nag, kortgolf infrarooi laserskade en tradisionele modus afgeleë menslike oë Veiligheid laser reeks.
3) Die miniatuur Er-glaslaser is een van die vinnigste groeiende rigtings van kortgolf infrarooi lasers in onlangse jare.Die huidige krag- en herhalingsfrekwensievlakke kan in miniatuur-oogveiligheidslaserafstandmeters gebruik word.Mettertyd, sodra die piekkrag die megawatt-vlak bereik, kan dit gebruik word vir flitsbeeldradar, laserhekwaarneming en laserskade aan kortgolf infrarooi kameras.
4) Die diode-gepompte Er:YAG-laser wat die laserwaarskuwingstoestel versteek, is die hoofstroom-ontwikkelingsrigting van hoëkrag-kortgolf infrarooi lasers.Dit het groot toepassingspotensiaal in flitslidar, langafstand-laserhekwaarneming in die nag en laserskade.
In onlangse jare, aangesien wapenstelsels al hoe hoër vereistes het vir die integrasie van opto-elektroniese stelsels, het die klein en liggewig lasertoerusting 'n onvermydelike neiging in die ontwikkeling van lasertoerusting geword.Halfgeleierlasers, vesellasers en miniatuurlasers met klein grootte, ligte gewig en lae kragverbruik Er glaslasers het die hoofstroomrigting van die ontwikkeling van kortgolf infrarooi lasers geword.Vesellasers met goeie straalkwaliteit het veral groot toepassingspotensiaal in naghulpbeligting, stealth-bewaking en mik, skandering van beelding lidar, en laseronderdrukking-interferensie.Die krag/energie van hierdie drie tipes klein en liggewig lasers is egter oor die algemeen laag, en kan slegs vir sommige kortafstand-verkenningstoepassings gebruik word, en kan nie aan die behoeftes van langafstand-verkenning en teenverkenning voldoen nie.Daarom is die fokus van ontwikkeling om die laserkrag/energie te verhoog.
OPO-gebaseerde vastestoflasers het goeie straalkwaliteit en hoë piekkrag, en hul voordele in langafstand-omheinde waarneming, flitsbeeldradar en laserskade is steeds baie duidelik, en die laseruitsetenergie en laserherhalingsfrekwensie moet verder verhoog word .Vir diode-gepompte Er:YAG-lasers, as die pulsenergie verhoog word terwyl die pulswydte verder saamgepers word, sal dit die beste alternatief vir OPO-vastetoestandlasers word.Dit het voordele in langafstand-omheinde waarneming, flitsbeeldradar en laserskade.Groot toepassingspotensiaal.
Meer produkinligting, u kan ons webwerf besoek:
https://www.erbiumtechnology.com/
E-pos:devin@erbiumtechnology.com
WhatsApp: +86-18113047438
Faks: +86-2887897578
Voeg by: No.23, Chaoyang-pad, Xihe-straat, Longquanyi-distrik, Chengdu, 610107, China.
Opdateringstyd: Mrt-02-2022
