Lyhytaalto-infrapunalaserien eri sukupolvimekanismin mukaan lyhytaalto-infrapunalasereita on kolmen tyyppisiä, nimittäin puolijohdelasereita, kuitulasereita ja puolijohdelasereita.Näistä solid-state laserit voidaan jakaa optiseen epälineaariseen aallonpituuden muunnokseen perustuviin solid-state lasereihin ja solid-state lasereihin, jotka generoivat suoraan lyhytaaltoisia infrapunalasereita lasertyömateriaaleista.
Puolijohdelaserit käyttävät puolijohdemateriaaleja lasertyömateriaaleina, ja laserin lähtöaallonpituus määräytyy puolijohdemateriaalien kaistavälin mukaan.Materiaalitieteen kehityksen myötä puolijohdemateriaalien energiakaistat voidaan räätälöidä laajemmalle laseraallonpituuksille energiakaistasuunnittelun avulla.Siksi puolijohdelasereilla voidaan saada useita lyhytaaltoisia infrapunalaserin aallonpituuksia.
Tyypillinen lyhytaalto-infrapunapuolijohdelaserin lasertyöstömateriaali on fosforimateriaali.Esimerkiksi indiumfosfidipuolijohdelaserilla, jonka aukon koko on 95 μm, laserin lähtöaallonpituudet ovat 1,55 μm ja 1,625 μm, ja teho on saavuttanut 1,5 W.
Kuitulaser käyttää harvinaisten maametallien seostettua lasikuitua laserväliaineena ja puolijohdelaseria pumppulähteenä.Sillä on erinomaiset ominaisuudet, kuten matala kynnys, korkea muunnostehokkuus, hyvä lähtösäteen laatu, yksinkertainen rakenne ja korkea luotettavuus.Se voi myös hyödyntää harvinaisten maametallien ionisäteilyn laajaa spektriä viritettävän kuitulaserin muodostamiseksi lisäämällä laserresonaattoriin selektiivisiä optisia elementtejä, kuten hiloja.Kuitulasereista on tullut tärkeä suunta laserteknologian kehityksessä.
1.Solid-state laser
Solid-state laser-vahvistusvälineet, jotka voivat tuottaa suoraan lyhytaaltoisia infrapunalasereita, ovat pääasiassa Er: YAG-kiteitä ja keramiikkaa sekä Er-seostettua lasia.Er:YAG-kiteisiin ja keramiikkaan perustuva solid-state-laser pystyy tuottamaan suoraan 1,645 μm:n lyhytaaltoinfrapunalaserin, mikä on viime vuosien kuuma piste lyhytaalto-infrapunalaserin tutkimuksessa [3-5].Tällä hetkellä sähköoptista tai akusto-optista Q-kytkentää käyttävien Er:YAG-laserien pulssienergia on saavuttanut muutamasta kymmeniin mJ, pulssin leveyteen kymmeniä ns ja toistotaajuuteen kymmeniä - tuhansia hertsejä.Jos pumpun lähteenä käytetään 1,532 μm:n puolijohdelaseria, sillä on suuria etuja aktiivisen lasertiedustelu- ja laservastatoimien alalla, erityisesti sen varkain vaikutus tyypillisiin laservaroituslaitteisiin.
Er-lasilaserilla on kompakti rakenne, edullinen, kevyt ja se voi toteuttaa Q-kytketyn toiminnan.Se on suositeltu valonlähde lyhytaaltoisen infrapunalaserin aktiiviseen havaitsemiseen.Kuitenkin Er-lasimateriaalien neljästä puutteesta johtuen: Ensinnäkin absorptiospektrin keskiaallonpituus on 940 nm tai 976 nm, mikä tekee lampun pumppaamisesta vaikeaa saavuttaa;Toiseksi Er-lasimateriaalien valmistaminen on vaikeaa, eikä ole helppoa valmistaa suuria kokoja;Kolmanneksi Er-lasi Materiaalilla on huonot lämpöominaisuudet, eikä ole helppoa saavuttaa toistuvaa taajuutta pitkään, puhumattakaan jatkuvasta toiminnasta;neljänneksi ei ole sopivaa Q-kytkentämateriaalia.Vaikka Er-lasiin perustuvan lyhytaalto-infrapunalaserin tutkimus on aina herättänyt ihmisten huomion, edellä mainituista neljästä syystä yhtään tuotetta ei ole tullut markkinoille.Vuoteen 1990 asti, jolloin syntyivät puolijohdelaserpalkit, joiden aallonpituudet ovat 940 nm ja 980 nm, ja kyllästyneiden absorptiomateriaalien, kuten Co2+:MgAl2O4 (kobolttiseostettu magnesiumaluminaatti), ilmaantuessa, pumppulähteen ja Q-switchingin kaksi tärkeintä pullonkaulaa. olivat rikki.Lasilaserien tutkimus on kehittynyt nopeasti.Varsinkin viime vuosina kotimaani pieni Er-lasilasermoduuli, joka yhdistää puolijohdepumppulähteen, Er-lasin ja resonanssiontelon, painaa enintään 10 g, ja sen pieni erätuotantokapasiteetti on 50 kW huipputehomoduuleja.Er-lasimateriaalin heikon lämpösuorituskyvyn vuoksi lasermoduulin toistotaajuus on kuitenkin edelleen suhteellisen alhainen.50 kW:n moduulin lasertaajuus on vain 5 Hz ja 20 kW:n moduulin maksimi lasertaajuus on 10 Hz, jota voidaan käyttää vain matalataajuisissa sovelluksissa.
Nd:YAG-pulssilaserin 1,064 μm:n laserlähdön huipputeho on jopa megawattia.Kun näin vahva koherentti valo kulkee joidenkin erikoismateriaalien läpi, sen fotonit siroavat kimmottomasti materiaalin molekyyleille, eli fotonit absorboituvat ja tuottavat suhteellisen matalataajuisia fotoneja.On olemassa kahdentyyppisiä aineita, jotka voivat saavuttaa tämän taajuusmuunnosvaikutuksen: yksi on epälineaariset kiteet, kuten KTP, LiNbO3 jne.;toinen on korkeapainekaasu, kuten H2.Aseta ne optiseen resonanssionteloon optisen parametrisen oskillaattorin (OPO) muodostamiseksi.
Korkeapainekaasuun perustuva OPO viittaa yleensä stimuloituun Raman-sirontavaloa parametriseen oskillaattoriin.Pumpun valo absorboituu osittain ja tuottaa matalataajuisen valoaallon.Kypsä Raman-laser käyttää 1,064 μm:n laseria korkeapaineisen H2-kaasun pumppaamiseen 1,54 μm:n lyhytaaltoisen infrapunalaserin saamiseksi.
KUVA 1
Tyypillinen lyhytaaltoisen infrapuna-GV-järjestelmän sovellus on pitkän matkan kuvantaminen yöllä.Laservalaisimen tulee olla lyhytpulssinen lyhytaaltoinen infrapunalaser, jolla on suuri huipputeho, ja sen toistotaajuuden tulee olla yhdenmukainen välähdyskameran kehystaajuuden kanssa.Kotimaisten ja ulkomaisten lyhytaalto-infrapunalaserien nykytilan mukaan diodipumpatut Er: YAG-laserit ja OPO-pohjaiset 1,57 μm:n puolijohdelaserit ovat parhaita valintoja.Pienikokoisen Er-lasilaserin toistotaajuutta ja huipputehoa on vielä parannettava.3.Lyhytaaltoisen infrapunalaserin käyttö valosähköisessä antitiedustelussa
Lyhytaallon infrapunalaserantitiedustelun ydin on vihollisen lyhytaaltoisella infrapunakaistalla työskentelevien optoelektronisten tiedustelulaitteiden säteilyttäminen lyhytaaltoisilla infrapunalaserisäteillä, jotta se voi saada väärää kohdetietoa tai ei toimi normaalisti tai jopa ilmaisin on vaurioitunut.On olemassa kaksi tyypillistä lyhytaalto-infrapunalaser-antitiedustelumenetelmää, nimittäin ihmissilmälle turvallisen laseretäisyysmittarin etäisyyspetoshäiriö ja lyhytaalto-infrapunakameran vaimennusvaurio.
1.1 Etäisyyden pettäminen häiritsee ihmissilmän turvalaseretäisyysmittaria
Pulssi-laseretäisyysmittari muuntaa kohteen ja kohteen välisen etäisyyden laukaisupisteen ja kohteen välillä edestakaisin kulkevan laserpulssin aikavälillä.Jos etäisyysmittarin ilmaisin vastaanottaa muita laserpulsseja ennen kuin kohteen heijastunut kaikusignaali saavuttaa laukaisupisteen, se lopettaa ajoituksen ja muunnettu etäisyys ei ole kohteen todellinen etäisyys, vaan pienempi kuin kohteen todellinen etäisyys.Väärä etäisyys, jolla saavutetaan tarkoitus huijata etäisyysmittarin etäisyys.Silmäturvallisissa laseretäisyysmittareissa voidaan käyttää saman aallonpituuden lyhytaaltoisia infrapunapulssilasereita etäisyyden petoshäiriöiden toteuttamiseen.
Etäisyyspetoshäiriön toteuttava laser simuloi kohteen diffuusia heijastusta laseriin, joten laserin huipputeho on hyvin pieni, mutta seuraavat kaksi ehtoa on täytettävä:
1) Laserin aallonpituuden on oltava sama kuin häiritsevän etäisyysmittarin työaallonpituus.Etäisyysmittarin ilmaisimen eteen on asennettu häiriösuodatin ja kaistanleveys on hyvin kapea.Laserit, joiden aallonpituus on muu kuin käyttöaallonpituus, eivät pääse detektorin valoherkälle pinnalle.Jopa 1,54 μm ja 1,57 μm laserit, joilla on samanlaiset aallonpituudet, eivät voi häiritä toisiaan.
2) Laserin toistotaajuuden on oltava riittävän korkea.Etäisyysmittari reagoi lasersignaaliin, joka saavuttaa sen valoherkän pinnan vain, kun etäisyys mitataan.Tehokkaan häiriön saavuttamiseksi häiriöpulssin tulisi puristaa etäisyysmittarin aaltoporttiin vähintään 2-3 pulssia.Tällä hetkellä saavutettavissa oleva etäisyysportti on luokkaa μs, joten häiritsevällä laserilla tulee olla korkea toistotaajuus.Esimerkkinä 3 km:n tavoiteetäisyys, aika, joka tarvitaan laserin liikkumiseen edestakaisin kerran, on 20 μs.Jos syötetään vähintään 2 pulssia, laserin toistotaajuuden tulee saavuttaa 50 kHz.Jos laseretäisyysmittarin vähimmäisetäisyys on 300 m, häirintälaitteen toistotaajuus ei voi olla pienempi kuin 500 kHz.Vain puolijohdelaserit ja kuitulaserit voivat saavuttaa näin suuren toistonopeuden.
1.2 Tukahduttavat häiriöt ja vauriot lyhytaaltoisissa infrapunakameroissa
Lyhytaalto-infrapunakuvausjärjestelmän ydinkomponenttina lyhytaalto-infrapunakameralla on InGaAs-polttotason ilmaisimen vasteoptisen tehon rajallinen dynaaminen alue.Jos tuleva optinen teho ylittää dynaamisen alueen ylärajan, esiintyy kylläisyyttä, eikä ilmaisin voi suorittaa normaalia kuvantamista.Suurempi teho Laser vaurioittaa ilmaisinta pysyvästi.
Jatkuvat ja pienitehoiset puolijohdelaserit ja korkean toistotaajuuden omaavat kuitulaserit soveltuvat lyhytaaltoisten infrapunakameroiden jatkuvaan vaimennushäiriöön.Säteilytä lyhytaalto-infrapunakameraa jatkuvasti laserilla.Optisen linssin suurennosten kondensoivan vaikutuksen vuoksi InGaAs-polttotasossa olevan laserin hajotetun pisteen saavuttama alue on voimakkaasti kyllästynyt, eikä sitä siksi voida kuvata normaalisti.Vasta sen jälkeen, kun lasersäteilytys on keskeytetty tietyksi ajaksi, kuvantamiskyky voi vähitellen palautua normaaliksi.
Monivuotisten laseraktiivisten vastatoimituotteiden tutkimus- ja kehitystyön tulosten ja useiden kenttävaurioiden tehokkuustestien tulosten mukaan vain lyhytpulssiset laserit, joiden huipputeho on vähintään megawattia, voivat aiheuttaa peruuttamattomia vahinkoja televisiolle. kamerat kilometrin etäisyydellä.vahingoittaa.Onko vauriovaikutus saavutettavissa, laserin huipputeho on avainasemassa.Niin kauan kuin huipputeho on korkeampi kuin ilmaisimen vaurioitumiskynnys, yksi pulssi voi vahingoittaa ilmaisinta.Lasersuunnittelun vaikeuden, lämmön haihtumisen ja virrankulutuksen näkökulmasta laserin toistotaajuuden ei välttämättä tarvitse saavuttaa kameran kuvataajuutta tai jopa korkeampaa, ja 10 Hz - 20 Hz voi täyttää todelliset taistelusovellukset.Luonnollisesti lyhytaalto-infrapunakamerat eivät ole poikkeus.
InGaAs-polttotason ilmaisimiin kuuluvat elektronipommitus-CCD:t, jotka perustuvat InGaAs/InP-elektronivaellusvalokatodeihin ja myöhemmin kehitettyyn CMOS-järjestelmään.Niiden kyllästys- ja vauriokynnykset ovat samaa suuruusluokkaa kuin Si-pohjaisten CCD/CMOS, mutta InGaAs/InP-pohjaisia ilmaisimia ei ole vielä saatu.CCD/COMS:n kylläisyys- ja vauriokynnystiedot.
Kotimaisten ja ulkomaisten lyhytaalto-infrapunalaserien nykytilan mukaan OPO-pohjainen 1,57 μm:n toistuva taajuus solid-state laser on edelleen paras valinta CCD/COMS:n laservaurioihin.Sen korkea ilmakehän läpäisykyky ja korkea huipputeho lyhytpulssilaser Valopisteen peitto ja yhden pulssin tehokkaat ominaisuudet ovat ilmeisiä lyhytaaltoisilla infrapunakameroilla varustetun pitkän matkan optoelektronisen järjestelmän pehmeän tappavan voiman vuoksi.
2. Johtopäätös
Lyhytaalto-infrapunalasereilla, joiden aallonpituudet ovat 1,1–1,7 µm, on korkea ilmakehän läpäisykyky ja vahva kyky tunkeutua sumun, sateen, lumen, savun, hiekan ja pölyn läpi.Se on näkymätön perinteisille hämäränäkölaitteille.1,4–1,6 µm:n kaistalla oleva laser on turvallinen ihmissilmälle, ja siinä on erityispiirteitä, kuten kypsä ilmaisin, jonka vasteaallonpituus on tällä alueella, ja siitä on tullut tärkeä kehityssuunta lasersotilaallisille sovelluksille.
Tässä artikkelissa analysoidaan neljän tyypillisen lyhytaaltoisen infrapunalaserin, mukaan lukien fosforipuolijohdelaserit, Er-seostetut kuitulaserit, Er-seostetut solid-state laserit ja OPO-pohjaiset solid-state laserit, teknisiä ominaisuuksia ja status quoa sekä esitetään yhteenveto niiden käytöstä. näistä lyhytaaltoisista infrapunalasereista valosähköisessä aktiivisessa tiedustelussa.Tyypillisiä sovelluksia tiedustelun torjunnassa.
1) Jatkuvaa ja pienihuipputehoa korkean toistotaajuuden fosforipuolijohdelasereita ja Er-seostettuja kuitulasereita käytetään pääasiassa apuvalaistukseen pitkän matkan salavalvontaan ja yöllä tähtäämiseen ja vihollisen lyhytaaltoisten infrapunakameroiden häiriöiden vaimentamiseen.Korkean toiston lyhytpulssiset fosforipuolijohdelaserit ja Er-seostetut kuitulaserit ovat myös ihanteellisia valonlähteitä monipulssijärjestelmän silmien turvaetäisyyden mittaamiseen, laserskannauskuvaustutka- ja silmäturvalaseretäisyysmittarin etäisyyspetoshäiriöihin.
2) OPO-pohjaisia puolijohdelasereita, joiden toistotiheys on alhainen, mutta joiden huipputeho on megawattia tai jopa kymmenen megawattia, voidaan käyttää laajalti salamakuvatutkassa, pitkän matkan laserhavainnointiin yöllä, lyhytaalto-infrapunalaservaurioissa ja perinteinen tila kauko ihmissilmät Turvalaseretäisyys.
3) Pienikokoinen Er-lasilaser on yksi nopeimmin kasvavista lyhytaalto-infrapunalaserien suunnista viime vuosina.Nykyisiä teho- ja toistotaajuustasoja voidaan käyttää pienikokoisissa silmäturvalaseretäisyysmittauksissa.Ajan myötä, kun huipputeho saavuttaa megawattitason, sitä voidaan käyttää salamakuvatutka-, laserportinhavainnointiin ja lyhytaaltoisten infrapunakameroiden laservaurioihin.
4) Diodipumpattu Er:YAG-laser, joka piilottaa laservaroituslaitteen, on suuritehoisten lyhytaalto-infrapunalaserien yleisin kehityssuunta.Sillä on suuri sovelluspotentiaali flash lidarissa, pitkän matkan laserportin havainnointi yöllä ja laservaurioita.
Viime vuosina, kun asejärjestelmillä on yhä korkeammat vaatimukset optoelektronisten järjestelmien integroinnille, pienistä ja kevyistä laserlaitteista on tullut väistämätön trendi laserlaitteiden kehityksessä.Puolijohdelaserit, kuitulaserit ja miniatyyrilaserit, joissa on pieni koko, keveys ja pieni virrankulutus Er-lasilasereista on tullut lyhytaalto-infrapunalaserien kehityksen pääsuunta.Erityisesti hyvän säteenlaadun omaavilla kuitulasereilla on suuri sovelluspotentiaali yöaikaan lisävalaistukseen, salaiseen valvontaan ja kohdistamiseen, skannaamiseen kuvantamislidaareihin ja laserin vaimennushäiriöihin.Näiden kolmen tyyppisten pienten ja kevyiden lasereiden teho/energia on kuitenkin yleensä alhainen, ja niitä voidaan käyttää vain joihinkin lyhyen kantaman tiedustelutarkoituksiin, eivätkä ne voi täyttää pitkän kantaman tiedustelu- ja vastatiedustelutarpeita.Siksi kehittämisen painopiste on lasertehon/energian lisääminen.
OPO-pohjaisilla solid-state-lasereilla on hyvä säteen laatu ja korkea huipputeho, ja niiden edut pitkän matkan aidatulla havainnolla, salamakuvaustutka- ja laservaurioilla ovat edelleen ilmeisiä, ja laserin lähtöenergiaa ja laserin toistotaajuutta tulisi edelleen lisätä. .Diodipumpattujen Er:YAG-laserien kohdalla, jos pulssienergiaa lisätään samalla kun pulssin leveyttä puristetaan edelleen, siitä tulee paras vaihtoehto OPO-solidstate-lasereille.Sillä on etuja pitkän matkan aidatulla havainnolla, salamakuvatutkalla ja laservaurioilla.Suuri sovelluspotentiaali.
Lisää tuotetietoja, voit tulla vierailemaan verkkosivuillamme:
https://www.erbiumtechnology.com/
Sähköposti:devin@erbiumtechnology.com
WhatsApp: +86-18113047438
Faksi: +86-2887897578
Lisää: No.23, Chaoyang-tie, Xihe-katu, Longquanyin alue, Chengdu, 610107, Kiina.
Päivitysaika: 02-02-2022
