У адпаведнасці з розным механізмам генерацыі караткахвалевых інфрачырвоных лазераў існуе тры тыпу караткахвалевых інфрачырвоных лазераў, а менавіта паўправадніковыя лазеры, валаконныя лазеры і цвёрдацельныя лазеры.Сярод іх цвёрдацельныя лазеры можна падзяліць на цвёрдацельныя лазеры, заснаваныя на аптычным нелінейным пераўтварэнні даўжыні хвалі, і цвёрдацельныя лазеры, якія непасрэдна генеруюць кароткахвалевыя інфрачырвоныя лазеры з рабочых матэрыялаў лазера.
У паўправадніковых лазерах у якасці рабочых матэрыялаў лазера выкарыстоўваюцца паўправадніковыя матэрыялы, а даўжыня хвалі выхаднога лазера вызначаецца шырынёй забароненай зоны паўправадніковых матэрыялаў.З развіццём матэрыялазнаўства энергетычныя паласы паўправадніковых матэрыялаў можна адаптаваць да больш шырокага дыяпазону даўжынь хваль лазера з дапамогай распрацоўкі энергетычных палос.Такім чынам, некалькі кароткахвалевых інфрачырвоных лазерных даўжынь хваль можна атрымаць з дапамогай паўправадніковых лазераў.
Тыповым рабочым матэрыялам для кароткахвалевага інфрачырвонага паўправадніковага лазера з'яўляецца люмінафор.Напрыклад, паўправадніковы лазер на фасфідзе індыя з памерам апертуры 95 мкм мае выхадныя даўжыні хваль лазера 1,55 мкм і 1,625 мкм, а магутнасць дасягнула 1,5 Вт.
Валаконны лазер выкарыстоўвае шкловалакно, легаванае рэдказямельнымі элементамі, у якасці лазернага асяроддзя і паўправадніковы лазер у якасці крыніцы накачкі.Ён мае выдатныя характарыстыкі, такія як нізкі парог, высокая эфектыўнасць пераўтварэння, добрая якасць выхаднога прамяня, простая структура і высокая надзейнасць.Ён таксама можа выкарыстоўваць перавагі шырокага спектру выпраменьвання рэдказямельных іёнаў для стварэння перабудоўваемага валаконнага лазера шляхам дадання селектыўных аптычных элементаў, такіх як рашоткі ў лазерны рэзанатар.Валаконныя лазеры сталі важным напрамкам у развіцці лазернай тэхнікі.
1. Цвёрдацельны лазер
Цвёрдацельныя лазерныя ўзмацняльнікі, якія могуць непасрэдна генераваць кароткахвалевыя інфрачырвоныя лазеры, - гэта ў асноўным Er: крышталі і кераміка YAG і шкло, легаванае Er.Цвёрдацельны лазер на аснове крышталя Er:YAG і керамікі можа непасрэдна выводзіць кароткахвалевы інфрачырвоны лазер з даўжынёй даўжыні 1,645 мкм, які з'яўляецца гарачай кропкай у даследаваннях караткахвалевага інфрачырвонага лазера ў апошнія гады [3-5].У цяперашні час энергія імпульсу Er: YAG-лазераў, якія выкарыстоўваюць электрааптычную або акустааптычную модуляцыю добрасці, дасягнула ад некалькіх да дзесяткаў мДж, шырыні імпульсу ў дзесяткі нс і частаты паўтарэння ад дзесяткаў да тысяч Гц.Калі паўправадніковы лазер 1,532 мкм выкарыстоўваецца ў якасці крыніцы накачкі, ён будзе мець вялікія перавагі ў галіне лазернай актыўнай разведкі і лазернага процідзеяння, асабліва яго ўтойлівы эфект на тыповых прыладах лазернага папярэджання.
Шкляны лазер Er мае кампактную структуру, нізкі кошт, малы вага і можа рэалізаваць працу з пераключальнікам Q.Гэта пераважная крыніца святла для актыўнага выяўлення караткахвалевага інфрачырвонага лазера.Аднак з-за чатырох недахопаў шкляных матэрыялаў Er: па-першае, цэнтральная даўжыня хвалі спектру паглынання складае 940 нм або 976 нм, што абцяжарвае дасягненне накачкі лямпы;Па-другое, падрыхтоўка шкляных матэрыялаў Er складаная, і няпроста зрабіць вялікія памеры;Па-трэцяе, шкло Er Матэрыял мае дрэнныя цеплавыя ўласцівасці, і няпроста дасягнуць працы з паўтаральнай частатой на працягу доўгага часу, не кажучы ўжо пра бесперапынную працу;па-чацвёртае, няма падыходнага матэрыялу для Q-пераключэння.Нягледзячы на тое, што даследаванне караткахвалевага інфрачырвонага лазера на аснове Er-шкла заўсёды прыцягвала ўвагу людзей, з-за чатырох вышэйпералічаных прычын прадукт не выйшаў.Да 1990 года са з'яўленнем паўправадніковых лазерных стрыжняў з даўжынямі хваль 940 нм і 980 нм і з'яўленнем матэрыялаў з насычаным паглынаннем, такіх як Co2+:MgAl2O4 (дапаваны кобальтам алюмінат магнію), два асноўныя вузкія месцы крыніцы накачкі і пераключэння добрасці былі зламаныя.Даследаванні шкляных лазераў хутка развіваліся.Асабліва ў апошнія гады мініятурны лазерны модуль з Er-шкла ў маёй краіне, які аб'ядноўвае крыніцу паўправадніковай накачкі, Er-шкло і рэзанансны рэзанатар, важыць не больш за 10 г і мае невялікую серыйную вытворчасць модуляў пікавай магутнасці 50 кВт.Аднак з-за нізкіх цеплавых характарыстык шклянога матэрыялу Er частата паўтарэння лазернага модуля ўсё яшчэ адносна нізкая.Частата лазера модуля магутнасцю 50 кВт складае ўсяго 5 Гц, а максімальная частата лазера модуля магутнасцю 20 кВт складае 10 Гц, што можа выкарыстоўвацца толькі ў нізкачашчынных праграмах.
Лазерны выхад 1,064 мкм імпульснага лазера Nd:YAG мае пікавую магутнасць да мегават.Калі такое моцнае кагерэнтнае святло праходзіць праз некаторыя спецыяльныя матэрыялы, яго фатоны няпругка рассейваюцца на малекулах матэрыялу, гэта значыць фатоны паглынаюцца і вырабляюць адносна нізкачашчынныя фатоны.Ёсць два тыпу рэчываў, якія могуць дасягнуць гэтага эфекту пераўтварэння частоты: адзін - гэта нелінейныя крышталі, такія як KTP, LiNbO3 і інш.;другі - гэта газ пад высокім ціскам, напрыклад H2.Змесціце іх у аптычную рэзанансную паражніну, каб сфармаваць параметрычны асцылятар святла (OPO).
OPO на аснове газу пад высокім ціскам звычайна адносіцца да параметрычнага асцылятара вымушанага камбінацыйнага рассейвання святла.Святло помпы часткова паглынаецца і стварае нізкачашчынную светлавую хвалю.Спелы раманаўскі лазер выкарыстоўвае лазер 1,064 мкм для напампоўкі газу H2 пад высокім ціскам, каб атрымаць кароткахвалевы інфрачырвоны лазер 1,54 мкм.
ВЫДЫМК 1
Тыповае прымяненне караткахвалевай інфрачырвонай GV-сістэмы - начная візуалізацыя на вялікія адлегласці.Лазерны асвятляльнік павінен быць кароткахвалевым інфрачырвоным лазерам з кароткім імпульсам і высокай пікавай магутнасцю, а яго частата паўтарэння павінна адпавядаць частаце кадраў строб-камеры.Згодна з бягучым статусам караткахвалевых інфрачырвоных лазераў у краіне і за мяжой, найлепшым выбарам з'яўляюцца лазеры Er: YAG з дыёднай накачкай і цвёрдацельныя лазеры на аснове OPO 1,57 мкм.Частату паўтарэння і пікавую магутнасць мініяцюрнага лазера з Er-шкла яшчэ трэба палепшыць.3.Прымяненне караткахвалевага інфрачырвонага лазера ў фотаэлектрычнай супрацьразведцы
Сутнасць караткахвалевай інфрачырвонай лазернай проціразведкі заключаецца ў апрамяненні короткохвалевым інфрачырвоным лазерным абсталяваннем оптыка-электроннай разведкі праціўніка, якая працуе ў караткахвалевым інфрачырвоным дыяпазоне, з тым, каб яно магло атрымаць памылковую інфармацыю аб цэлі або не працаваць нармальна, ці нават дэтэктар пашкоджаны.Існуюць два тыповых метаду караткахвалевай інфрачырвонай лазернай антыразведкі, а менавіта падман дыстанцыі, якая стварае перашкоды бяспечнаму для вачэй чалавека лазернаму далямеру, і падаўленне пашкоджанняў караткахвалевай інфрачырвонай камеры.
1.1 Перашкоды падману адлегласці лазернаму далямеру для бяспекі вачэй чалавека
Імпульсны лазерны далямер пераўтворыць адлегласць паміж мэтай і мэтай па інтэрвалу часу лазернага імпульсу, які праходзіць наперад і назад паміж кропкай запуску і мэтай.Калі дэтэктар далямера атрымае іншыя лазерныя імпульсы да таго, як адлюстраваны рэха-сігнал ад мэты дасягне кропкі запуску, ён спыніць адлік часу, і пераўтвораная адлегласць будзе не фактычнай адлегласцю да мэты, а меншай за фактычную адлегласць да мэты.Ілжывая дыстанцыя, якая дасягае мэты падмануць адлегласць далямера.Для бяспечных для вачэй лазерных далямераў можна выкарыстоўваць кароткахвалевыя інфрачырвоныя імпульсныя лазеры з аднолькавай даўжынёй хвалі для ўвядзення перашкод падману на адлегласці.
Лазер, які рэалізуе дыстанцыйную інтэрферэнцыю далямера, імітуе дыфузнае адлюстраванне мэты ад лазера, таму пікавая магутнасць лазера вельмі нізкая, але павінны быць выкананы наступныя дзве ўмовы:
1) Даўжыня хвалі лазера павінна быць такой жа, як рабочая даўжыня хвалі далямера з перашкодамі.Перад далямерным дэтэктарам усталяваны фільтр перашкод, паласа прапускання вельмі вузкая.Лазеры з даўжынямі хваль, адрознымі ад працоўнай, не могуць дасягнуць святлоадчувальнай паверхні дэтэктара.Нават лазеры 1,54 мкм і 1,57 мкм з аднолькавымі даўжынямі хваль не могуць перашкаджаць адзін аднаму.
2) Частата паўтарэння лазера павінна быць дастаткова высокай.Далямерны дэтэктар рэагуе на лазерны сігнал, які дасягае яго святлоадчувальнай паверхні, толькі калі далёкасць вымяраецца.Для дасягнення эфектыўнай інтэрферэнцыі імпульс інтэрферэнцыі павінен па меншай меры ўціснуць у хвалевы строб далямера 2-3 імпульсу.Лінейка далёкасці, якой можна дасягнуць у цяперашні час, складае парадку мкс, таму лазер, які стварае перашкоды, павінен мець высокую частату паўтарэння.Прымаючы ў якасці прыкладу адлегласць да мэты ў 3 км, час, неабходны лазеру для перамяшчэння наперад і назад, складае 20 мкс.Пры ўвядзенні не менш за 2 імпульсаў частата паўтарэння лазера павінна дасягаць 50 кГц.Пры мінімальнай далёкасці дзеяння лазернага далямера 300 м частата паўтарэння памех не можа быць ніжэй за 500 кГц.Толькі паўправадніковыя лазеры і валаконныя лазеры могуць дасягнуць такой высокай частаты паўтарэння.
1.2 Падаўленне перашкод і пашкоджанне кароткахвалевых інфрачырвоных камер
У якасці асноўнага кампанента кароткахвалевай інфрачырвонай сістэмы візуалізацыі, кароткахвалевая інфрачырвоная камера мае абмежаваны дынамічны дыяпазон аптычнай магутнасці адказу дэтэктара факальнай плоскасці InGaAs.Калі падаючая аптычная магутнасць перавышае верхнюю мяжу дынамічнага дыяпазону, адбудзецца насычэнне, і дэтэктар не можа выконваць нармальную візуалізацыю.Большая магутнасць лазера прывядзе да пастаяннага пашкоджання дэтэктара.
Паўправадніковыя лазеры бесперапыннай і нізкай пікавай магутнасці і валаконныя лазеры з высокай частатой паўтарэння падыходзяць для бесперапыннага падаўлення перашкод кароткахвалевых інфрачырвоных камер.Бесперапынна апрамяняюць лазерам караткахвалевую інфрачырвоную камеру.З-за кандэнсацыйнага эфекту вялікага павелічэння аптычнай лінзы вобласць, якой дасягае пляма, рассеяная лазерам, на факальнай плоскасці InGaAs моцна насычана, і таму немагчыма нармальна адлюстраваць яе.Толькі пасля таго, як лазернае апраменьванне будзе спынена на некаторы час, эфектыўнасць візуалізацыі можа паступова вярнуцца да нармальнага ўзроўню.
Згодна з вынікамі шматгадовых даследаванняў і распрацовак лазерных сродкаў актыўнага процідзеяння ў бачным і блізкім інфрачырвоным дыяпазонах і шматразовых выпрабаванняў на эфектыўнасць пашкоджанняў, толькі кароткаімпульсныя лазеры з пікавай магутнасцю мегават і вышэй могуць выклікаць незваротнае пашкоджанне тэлевізара камеры на адлегласці кіламетраў.пашкоджанне.Ці можа быць дасягнуты эфект пашкоджання, пікавая магутнасць лазера з'яўляецца ключом.Пакуль пікавая магутнасць перавышае парог пашкоджання дэтэктара, адзін імпульс можа пашкодзіць дэтэктар.З пункту гледжання складанасці канструкцыі лазера, рассейвання цяпла і энергаспажывання, частата паўтарэння лазера неабавязкова павінна дасягаць частаты кадраў камеры або нават вышэй, і ад 10 Гц да 20 Гц можа адпавядаць рэальным баявым прымяненням.Натуральна, караткахвалевыя інфрачырвоныя камеры не з'яўляюцца выключэннем.
Дэтэктары факальнай плоскасці InGaAs ўключаюць ПЗС-матэрыялы электроннага бамбавання на аснове фотакатодаў міграцыі электронаў InGaAs/InP і КМОП, распрацаваных пазней.Іх парогі насычэння і пашкоджання знаходзяцца ў тым жа парадку, што і на аснове Si на аснове CCD/CMOS, але дэтэктары на аснове InGaAs/InP яшчэ не атрыманы.Насычэнне і парогавыя даныя пашкоджанняў CCD/COMS.
Згодна з бягучым статусам караткахвалевых інфрачырвоных лазераў у краіне і за мяжой, цвёрдацельны лазер з паўтаральнай частатой 1,57 мкм на аснове OPO па-ранейшаму з'яўляецца лепшым выбарам для лазернага пашкоджання CCD/COMS.Яго высокая эфектыўнасць пранікнення ў атмасферу і высокая пікавая магутнасць лазера з кароткімі імпульсамі. Ахоп светлавой кропкі і эфектыўныя характарыстыкі аднаго імпульсу відавочныя для мяккай забойнай здольнасці оптаэлектроннай сістэмы на вялікія адлегласці, абсталяванай кароткахвалевы інфрачырвонымі камерамі.
2 .Заключэнне
Кароткахвалевыя інфрачырвоныя лазеры з даўжынямі хваль ад 1,1 мкм да 1,7 мкм маюць высокую атмасферную прапускальнасць і моцную здольнасць пранікаць праз дымку, дождж, снег, дым, пясок і пыл.Ён нябачны для традыцыйнага абсталявання начнога бачання пры слабым асвятленні.Лазер у дыяпазоне ад 1,4 мкм да 1,6 мкм бяспечны для чалавечага вока і мае адметныя асаблівасці, такія як развіты дэтэктар з максімальнай даўжынёй хвалі водгуку ў гэтым дыяпазоне, і стаў важным напрамкам развіцця лазераў для ваеннага прымянення.
У гэтым артыкуле аналізуюцца тэхнічныя характарыстыкі і статус-кво чатырох тыповых караткахвалевых інфрачырвоных лазераў, у тым ліку люмінафорных паўправадніковых лазераў, валаконных лазераў з прымешкай Er, цвёрдацельных лазераў з прымешкай Er і цвёрдацельных лазераў на аснове OPO, і падсумоўваецца выкарыстанне гэтых караткахвалевых інфрачырвоных лазераў у фотаэлектрычнай актыўнай разведцы.Тыповыя прымянення ў супрацьразведцы.
1) Лазеры на люмінафорных паўправадніках з бесперапыннай і нізкай пікавай магутнасцю з высокай частатой паўтарэння і валаконныя лазеры з дадаткам Er у асноўным выкарыстоўваюцца для дапаможнага асвятлення для дыстанцыйнага стэлс-назірання, навядзення ў начны час і падаўлення перашкод варожым кароткахвалевым інфрачырвоным камерам.Фамінафорныя паўправадніковыя лазеры з кароткім імпульсам з высокай частатой паўтарэння і валаконныя лазеры з дадаткам Er таксама з'яўляюцца ідэальнымі крыніцамі святла для шматімпульснай сістэмы для вызначэння дыяпазону бяспекі для вачэй, радара з лазерным сканаваннем малюнкаў і лазернага далямера для бяспекі вачэй і ўмяшання падманных перашкод.
2) Цвёрдацельныя лазеры на аснове OPO з нізкай частатой паўтарэння, але з пікавай магутнасцю мегават ці нават дзесяць мегават, могуць быць шырока выкарыстаны ў радыёлакатарах са ўспышкай, лазерным стробаваннем на вялікіх адлегласцях уначы, пры пашкоджанні караткахвалевым інфрачырвоным лазерам і традыцыйны рэжым аддаленага чалавечага вока Бяспечны лазерны дыяпазон.
3) Мініяцюрны лазер на шкле Er з'яўляецца адным з самых хуткарослых напрамкаў караткахвалевых інфрачырвоных лазераў за апошнія гады.Бягучыя ўзроўні магутнасці і частоты паўтарэння могуць выкарыстоўвацца ў мініяцюрных лазерных далямерах бяспекі для вачэй.З часам, як толькі пікавая магутнасць дасягне мегаватнага ўзроўню, яго можна будзе выкарыстоўваць для радара з успышкай, лазернага стробавання і пашкоджання лазерам кароткахвалевых інфрачырвоных камер.
4) Лазер Er:YAG з дыёднай напампоўкай, які хавае прыладу лазернага папярэджання, з'яўляецца асноўным напрамкам развіцця магутных кароткахвалевых інфрачырвоных лазераў.Ён мае вялікі патэнцыял прымянення для ўспышкі лідара, лазернага стробавання на вялікай адлегласці ў начны час і лазернага пашкоджання.
У апошнія гады, паколькі сістэмы ўзбраення прад'яўляюць усё больш высокія патрабаванні да інтэграцыі оптыка-электронных сістэм, малагабарытнае і лёгкае лазернае абсталяванне стала непазбежнай тэндэнцыяй у развіцці лазернага абсталявання.Паўправадніковыя лазеры, валаконныя лазеры і мініяцюрныя лазеры з малым памерам, лёгкім вагой і нізкім энергаспажываннем Лазеры са шкла Er сталі асноўным напрамкам развіцця караткахвалевых інфрачырвоных лазераў.У прыватнасці, валаконныя лазеры з добрай якасцю прамяня маюць вялікі патэнцыял прымянення ў начным дапаможным асвятленні, схаваным назіранні і навядзенні, лідары для сканіравання малюнкаў і лазерным падаўленні перашкод.Тым не менш, магутнасць/энергія гэтых трох тыпаў невялікіх і лёгкіх лазераў у цэлым нізкая і можа выкарыстоўвацца толькі для некаторых разведвальных прыкладанняў малой далёкасці і не можа задаволіць патрэбы далёкай разведкі і контрразведкі.Такім чынам, у цэнтры распрацоўкі - павелічэнне магутнасці/энергіі лазера.
Цвёрдацельныя лазеры на аснове OPO маюць добрую якасць прамяня і высокую пікавую магутнасць, і іх перавагі ў дыстанцыйным назіранні з шлюзам, радыёлакацыйнай ўспышкай і пашкоджанні лазера па-ранейшаму відавочныя, і выхадную энергію лазера і частату паўтарэння лазера трэба яшчэ больш павялічыць. .Для лазераў Er:YAG з дыёднай напампоўкай, калі энергія імпульсу павялічваецца пры далейшым сціску шырыні імпульсу, гэта стане лепшай альтэрнатывай цвёрдацельным лазерам OPO.Ён мае перавагі ў абароненым назіранні на вялікіх адлегласцях, радары з успышкай і лазерным пашкоджаннем.Вялікі патэнцыял прымянення.
Больш інфармацыі аб прадукце вы можаце наведаць наш сайт:
https://www.erbiumtechnology.com/
электронная пошта:devin@erbiumtechnology.com
WhatsApp: +86-18113047438
Факс: +86-2887897578
Дадаць: No.23, Chaoyang Road, Xihe Street, Longquanyi distrcit, Чэнду, 610107, Кітай.
Час абнаўлення: 2 сакавіка 2022 г
