Sipas mekanizmit të ndryshëm të gjenerimit të lazerëve infra të kuqe me valë të shkurtër, ekzistojnë tre lloje të lazerëve infra të kuqe me valë të shkurtra, përkatësisht lazerët gjysmëpërçues, lazerët me fibra dhe lazerët e gjendjes së ngurtë.Midis tyre, lazerët e gjendjes së ngurtë mund të ndahen në lazer të gjendjes së ngurtë bazuar në konvertimin optik jolinear të gjatësisë së valës dhe lazer në gjendje të ngurtë që gjenerojnë drejtpërdrejt lazer infra të kuqe me valë të shkurtër nga materialet e punës me lazer.
Lazerët gjysmëpërçues përdorin materiale gjysmëpërçuese si materiale pune me lazer, dhe gjatësia e valës së lazerit në dalje përcaktohet nga hendeku i brezit të materialeve gjysmëpërçuese.Me zhvillimin e shkencës së materialeve, brezat e energjisë të materialeve gjysmëpërçuese mund të përshtaten në një gamë më të gjerë të gjatësive të valëve lazer përmes inxhinierisë së brezit të energjisë.Prandaj, gjatësi vale të shumta lazer infra të kuqe me valë të shkurtra mund të merren me lazer gjysmëpërçues.
Materiali tipik i punës me lazer i lazerit gjysmëpërçues infra të kuqe me valë të shkurtër është materiali fosfor.Për shembull, një lazer gjysmëpërçues me fosfid indium me një madhësi hapjeje prej 95 μm ka gjatësi vale lazeri dalëse prej 1,55 μm dhe 1,625 μm, dhe fuqia ka arritur në 1,5 W.
Lazeri me fibra përdor fibër qelqi të ndotur me tokë të rrallë si medium lazer dhe lazer gjysmëpërçues si burim pompë.Ka karakteristika të shkëlqyera si pragu i ulët, efikasiteti i lartë i konvertimit, cilësia e mirë e rrezes së daljes, struktura e thjeshtë dhe besueshmëria e lartë.Mund të përfitojë gjithashtu nga spektri i gjerë i rrezatimit të joneve të tokës së rrallë për të formuar një lazer me fibra të sintonizueshme duke shtuar elementë optikë selektivë si grila në rezonatorin lazer.Lazerët me fibra janë bërë një drejtim i rëndësishëm në zhvillimin e teknologjisë lazer.
1.Lazer në gjendje të ngurtë
Mjetet e fitimit me lazer në gjendje të ngurtë që mund të gjenerojnë drejtpërdrejt lazer infra të kuqe me valë të shkurtër janë kryesisht Er: kristalet dhe qeramika YAG, dhe qelqi i dopuar me Er.Lazeri në gjendje të ngurtë i bazuar në kristalin Er:YAG dhe qeramikë mund të nxjerrë drejtpërdrejt lazer infra të kuqe me valë të shkurtër 1,645 μm, i cili është një pikë e nxehtë në kërkimin e lazerit infra të kuqe me valë të shkurtër në vitet e fundit [3-5].Aktualisht, energjia e pulsit të lazerëve Er: YAG që përdorin ndërrimin Q elektro-optik ose akusto-optik ka arritur disa deri në dhjetëra mJ, një gjerësi pulsi prej dhjetëra ns dhe një frekuencë përsëritjeje prej dhjetëra deri në mijëra Hz.Nëse një lazer gjysmëpërçues 1.532 μm përdoret si burim pompe, ai do të ketë avantazhe të mëdha në fushën e zbulimit aktiv me lazer dhe kundërmasave lazer, veçanërisht efektin e tij të fshehtë në pajisjet tipike paralajmëruese lazer.
Lazeri i qelqit Er ka strukturë kompakte, kosto të ulët, peshë të lehtë dhe mund të realizojë funksionimin me ndërprerje Q.Është burimi i preferuar i dritës për zbulimin aktiv të lazerit infra të kuqe me valë të shkurtër.Megjithatë, për shkak të katër mangësive të materialeve të qelqit Er: Së pari, gjatësia e valës qendrore e spektrit të absorbimit është 940 nm ose 976 nm, gjë që e bën të vështirë arritjen e pompimit të llambës;Së dyti, përgatitja e materialeve të qelqit Er është e vështirë dhe nuk është e lehtë të bëhen përmasa të mëdha;Së treti, xhami Er Materiali ka veti të dobëta termike dhe nuk është e lehtë të arrihet funksionimi i përsëritur i frekuencës për një kohë të gjatë, e lëre më funksionimin e vazhdueshëm;së katërti, nuk ka asnjë material të përshtatshëm për ndërrim Q.Edhe pse kërkimi i lazerit me valë të shkurtër infra të kuqe i bazuar në xhamin Er ka tërhequr gjithmonë vëmendjen e njerëzve, për katër arsyet e mësipërme nuk ka dalë asnjë produkt.Deri në vitin 1990, me shfaqjen e shufrave lazer gjysmëpërçues me gjatësi vale 940 nm dhe 980 nm, dhe shfaqjen e materialeve të ngopura të përthithjes si Co2+:MgAl2O4 (aluminat i magnezit të dopuar me kobalt), dy shishet kryesore të pompimit të QU dhe grykave. ishin thyer.Hulumtimi mbi lazerët e qelqit është zhvilluar me shpejtësi.Sidomos vitet e fundit, moduli lazer i qelqit Er në miniaturë i vendit tim, i cili integron burimin e pompës gjysmëpërçuese, xhamin Er dhe zgavrën rezonante, peshon jo më shumë se 10 g dhe ka një kapacitet të vogël prodhimi në grup prej 50 kW module të fuqisë maksimale.Megjithatë, për shkak të performancës së dobët termike të materialit të qelqit Er, frekuenca e përsëritjes së modulit lazer është ende relativisht e ulët.Frekuenca e lazerit e modulit 50 kW është vetëm 5 Hz dhe frekuenca maksimale e lazerit e modulit 20 kW është 10 Hz, e cila mund të përdoret vetëm në aplikacionet me frekuencë të ulët.
Prodhimi i lazerit 1,064 μm nga lazeri pulsues Nd:YAG ka një fuqi maksimale deri në megavat.Kur një dritë kaq e fortë koherente kalon nëpër disa materiale të veçanta, fotonet e saj shpërndahen në mënyrë joelastike në molekulat e materialit, domethënë, fotonet absorbohen dhe prodhohen fotone relativisht me frekuencë të ulët.Ekzistojnë dy lloje substancash që mund të arrijnë këtë efekt të konvertimit të frekuencës: njëri janë kristalet jolineare, si KTP, LiNbO3, etj.;tjetri është gazi me presion të lartë si H2.Vendosini ato në zgavrën rezonante optike për të formuar një oshilator parametrik optik (OPO).
OPO e bazuar në gaz me presion të lartë zakonisht i referohet një oshilator parametrik të stimuluar Raman që shpërndan dritën.Drita e pompës absorbohet pjesërisht dhe gjeneron një valë drite me frekuencë të ulët.Lazeri Raman i pjekur përdor një lazer 1,064 μm për të pompuar gazin me presion të lartë H2 për të marrë një lazer infra të kuqe me valë të shkurtër 1,54 μm.
FOTO 1
Aplikimi tipik i sistemit GV infra të kuqe me valë të shkurtra është imazhi në distanca të gjata gjatë natës.Ndriçuesi me lazer duhet të jetë një lazer infra të kuqe me valë të shkurtër me puls të shkurtër me fuqi maksimale të lartë dhe frekuenca e tij e përsëritjes duhet të jetë në përputhje me frekuencën e kornizës së kamerës me strob.Sipas statusit aktual të lazerëve infra të kuqe me valë të shkurtër brenda dhe jashtë vendit, lazerët Er: YAG të pompuara me diodë dhe lazerët e gjendjes së ngurtë me bazë OPO 1,57 μm janë zgjidhja më e mirë.Frekuenca e përsëritjes dhe fuqia maksimale e lazerit qelqi miniaturë Er duhet ende të përmirësohen.3.Aplikimi i lazerit infra të kuqe me valë të shkurtër në anti-zbulimin fotoelektrik
Thelbi i anti-zbulimit lazer infra të kuqe me valë të shkurtër është të rrezatojë pajisjet e zbulimit optoelektronik të armikut që punojnë në brezin infra të kuqe me valë të shkurtër me rreze lazer infra të kuqe me valë të shkurtër, në mënyrë që të mund të marrë informacion të gabuar për objektivin ose të mos funksionojë normalisht, apo edhe detektori është i dëmtuar.Ekzistojnë dy metoda tipike anti-zbulimi me lazer infra të kuqe me valë të shkurtra, përkatësisht ndërhyrja e mashtrimit në distancë me matësin e rrezeve lazer të sigurt për syrin e njeriut dhe dëmtimi i shtypjes së kamerës infra të kuqe me valë të shkurtër.
1.1 Ndërhyrja e mashtrimit në distancë ndaj magjepsësit lazer të sigurisë së syrit të njeriut
Gjetësi i rrezes lazer me pulsim konverton distancën midis objektivit dhe objektivit me intervalin kohor të pulsit lazer që shkon përpara dhe mbrapa midis pikës së nisjes dhe objektivit.Nëse detektori i distancave merr impulse të tjera lazer përpara se sinjali i reflektuar i jehonës së objektivit të arrijë pikën e nisjes, ai do të ndalojë kohën dhe distanca e konvertuar nuk është distanca aktuale e objektivit, por më e vogël se distanca aktuale e objektivit.Distanca e rreme, e cila arrin qëllimin për të mashtruar distancën e distancave.Për matës të rrezeve laserike të sigurta për sytë, lazerët me impuls infra të kuqe me valë të shkurtër me të njëjtën gjatësi vale mund të përdoren për të zbatuar ndërhyrjen e mashtrimit në distancë.
Lazeri që zbaton ndërhyrjen e mashtrimit në distancë të matësit të distancës simulon reflektimin difuz të objektivit ndaj lazerit, kështu që fuqia maksimale e lazerit është shumë e ulët, por duhet të plotësohen dy kushtet e mëposhtme:
1) Gjatësia e valës së lazerit duhet të jetë e njëjtë me gjatësinë e valës së punës të matësit të interferuar.Një filtër ndërhyrje është instaluar përpara detektorit të gjetësit të rrezes dhe gjerësia e brezit është shumë e ngushtë.Lazerët me gjatësi vale të ndryshme nga gjatësia e valës së punës nuk mund të arrijnë sipërfaqen fotosensitive të detektorit.Edhe lazerët 1,54 μm dhe 1,57 μm me gjatësi vale të ngjashme nuk mund të ndërhyjnë me njëri-tjetrin.
2) Frekuenca e përsëritjes së lazerit duhet të jetë mjaft e lartë.Detektori i diapazonit i përgjigjet sinjalit lazer që arrin sipërfaqen e tij fotosensitive vetëm kur matet diapazoni.Për të arritur interferencë efektive, pulsi i interferencës duhet të paktën të shtrydh në portën e valës së distancave 2 deri në 3 pulse.Porta e rrezes që mund të arrihet aktualisht është në rendin e μs, kështu që lazeri ndërhyrës duhet të ketë një frekuencë të lartë përsëritjeje.Duke marrë si shembull një distancë të synuar prej 3 km, koha e nevojshme që lazeri të shkojë përpara dhe mbrapa një herë është 20 μs.Nëse futen të paktën 2 impulse, frekuenca e përsëritjes së lazerit duhet të arrijë 50 kHz.Nëse diapazoni minimal i diapazonit lazer është 300 m, frekuenca e përsëritjes së bllokuesit nuk mund të jetë më e ulët se 500 kHz.Vetëm lazerët gjysmëpërçues dhe lazerët me fibra mund të arrijnë një shkallë kaq të lartë përsëritjeje.
1.2 Ndërhyrja shtypëse dhe dëmtimi i kamerave infra të kuqe me valë të shkurtër
Si komponenti kryesor i sistemit të imazhit infra të kuqe me valë të shkurtër, kamera infra të kuqe me valë të shkurtër ka një gamë të kufizuar dinamike të fuqisë optike të reagimit të detektorit të saj të planit fokal InGaAs.Nëse fuqia optike e incidentit tejkalon kufirin e sipërm të diapazonit dinamik, do të ndodhë ngopja dhe detektori nuk mund të kryejë imazhe normale.Fuqi më e lartë Lazeri do të shkaktojë dëmtim të përhershëm në detektor.
Lazerët gjysmëpërçues me fuqi të vazhdueshme dhe të ulët të fuqisë së lartë dhe lazerët me fibra me frekuencë të lartë përsëritjeje janë të përshtatshme për ndërhyrje të vazhdueshme të shtypjes së kamerave infra të kuqe me valë të shkurtër.Rrezatoni vazhdimisht kamerën infra të kuqe me valë të shkurtër me një lazer.Për shkak të efektit të kondensimit me zmadhim të madh të thjerrëzave optike, zona e arritur nga pika e shpërndarë me lazer në planin fokal InGaAs është shumë e ngopur dhe për këtë arsye nuk mund të imazhohet normalisht.Vetëm pasi rrezatimi me lazer të ndalet për një periudhë kohore, performanca e imazhit mund të kthehet gradualisht në normale.
Sipas rezultateve të shumë viteve të kërkimit dhe zhvillimit të produkteve të kundërmasave aktive lazer në brezat e dukshëm dhe afër infra të kuqe dhe testeve të shumëfishta të efektivitetit të dëmtimit në terren, vetëm lazerët me puls të shkurtër me një fuqi maksimale prej megavat dhe më lart mund të shkaktojnë dëme të pakthyeshme në TV. kamera në një distancë prej kilometrash.dëmtimi.Nëse efekti i dëmtimit mund të arrihet, fuqia maksimale e lazerit është çelësi.Për sa kohë që fuqia e pikut është më e lartë se pragu i dëmtimit të detektorit, një puls i vetëm mund të dëmtojë detektorin.Nga këndvështrimi i vështirësisë së projektimit me lazer, shpërndarjes së nxehtësisë dhe konsumit të energjisë, frekuenca e përsëritjes së lazerit nuk duhet domosdoshmërisht të arrijë shpejtësinë e kuadrit të kamerës ose edhe më të lartë, dhe 10 Hz deri në 20 Hz mund të plotësojnë aplikimet aktuale luftarake.Natyrisht, kamerat infra të kuqe me valë të shkurtra nuk bëjnë përjashtim.
Detektorët e planit fokal InGaAs përfshijnë CCD-të e bombardimit elektronik bazuar në fotokatodat e migrimit të elektroneve InGaAs/InP dhe CMOS të zhvilluara më vonë.Pragjet e tyre të ngopjes dhe dëmtimit janë në të njëjtin rend të madhësisë si CCD/CMOS me bazë Si, por detektorët me bazë InGaAs/InP ende nuk janë marrë.Të dhënat e pragut të ngopjes dhe dëmtimit të CCD/COMS.
Sipas statusit aktual të lazerëve infra të kuqe me valë të shkurtra brenda dhe jashtë vendit, lazeri i gjendjes së ngurtë me frekuencë të përsëritur 1,57 μm i bazuar në OPO është ende zgjidhja më e mirë për dëmtimin me lazer në CCD/COMS.Performanca e tij e lartë e depërtimit atmosferik dhe lazeri me puls të shkurtër me fuqi maksimale. Mbulimi i pikave të dritës dhe karakteristikat efektive me një impuls të vetëm janë të dukshme për fuqinë e butë vrasëse të sistemit optoelektronik në distanca të gjata të pajisur me kamera infra të kuqe me valë të shkurtër.
2 .Përfundim
Lazerët infra të kuqe me valë të shkurtra me gjatësi vale midis 1.1 μm dhe 1.7 μm kanë transmetueshmëri të lartë atmosferike dhe aftësi të fortë për të depërtuar në mjegullën, shiun, borën, tymin, rërën dhe pluhurin.Është i padukshëm për pajisjet tradicionale të shikimit të natës me dritë të ulët.Lazeri në brezin 1,4 μm deri në 1,6 μm është i sigurt për syrin e njeriut dhe ka veçori dalluese si një detektor i pjekur me një gjatësi vale të përgjigjes maksimale në këtë interval dhe është bërë një drejtim i rëndësishëm zhvillimi për aplikimet ushtarake lazer.
Ky punim analizon karakteristikat teknike dhe status quo-në e katër lazerëve tipikë me valë të shkurtër infra të kuqe, duke përfshirë lazerët gjysmëpërçues fosfori, lazerët me fibra të dopuar me Er, lazerët në gjendje të ngurtë të dopuar me Er dhe lazerët në gjendje të ngurtë me bazë OPO, dhe përmbledh përdorimin të këtyre lazerëve infra të kuqe me valë të shkurtër në zbulimin aktiv fotoelektrik.Aplikime tipike në anti-zbulim.
1) Lazerët gjysmëpërçues të fosforit me frekuencë të lartë të përsëritjes së vazhdueshme dhe të fuqisë së ulët të vazhdueshme dhe të ulët dhe lazerët me fibër Er-doped përdoren kryesisht për ndriçim ndihmës për mbikëqyrje të fshehtë në distanca të gjata dhe për të synuar natën dhe për të shtypur ndërhyrjen ndaj kamerave infra të kuqe me valë të shkurtër të armikut.Lazerët gjysmëpërçues të fosforit me puls të shkurtër me përsëritje të lartë dhe lazerët me fibra të dopuara me Er janë gjithashtu burime ideale drite për diapazonin e sigurisë së syve të sistemit me shumë impuls, radarin e imazhit të skanimit me lazer dhe ndërhyrjen e mashtrimit në distancë me laserin e lazerit të sigurisë.
2) Lazerët e gjendjes së ngurtë me bazë OPO me një shkallë të ulët përsëritjeje, por me një fuqi maksimale prej megavat ose edhe dhjetë megavat, mund të përdoren gjerësisht në radarët e imazhit flash, vëzhgimin e portave me lazer në distanca të gjata gjatë natës, dëmtimin me lazer me valë të shkurtër infra të kuqe dhe modaliteti tradicional i syve të njeriut në distancë Laser sigurie.
3) Lazeri miniaturë i qelqit Er është një nga drejtimet me rritje më të shpejtë të lazerëve infra të kuqe me valë të shkurtër në vitet e fundit.Nivelet aktuale të fuqisë dhe të frekuencës së përsëritjes mund të përdoren në matësat miniaturë lazer të sigurisë së syve.Me kalimin e kohës, pasi fuqia maksimale të arrijë nivelin e megavatit, ajo mund të përdoret për radarin e imazhit me blic, vëzhgimin e portave me lazer dhe dëmtimin me lazer të kamerave infra të kuqe me valë të shkurtër.
4) Lazeri Er:YAG i pompuar me diodë që fsheh pajisjen paralajmëruese të lazerit është drejtimi kryesor i zhvillimit të lazerëve infra të kuqe me valë të shkurtër me fuqi të lartë.Ka një potencial të madh aplikimi në lidarin e blicit, vëzhgimin e portave me lazer në distanca të gjata gjatë natës dhe dëmtimin me lazer.
Vitet e fundit, pasi sistemet e armëve kanë kërkesa gjithnjë e më të larta për integrimin e sistemeve optoelektronike, pajisjet e vogla dhe të lehta lazer janë bërë një prirje e pashmangshme në zhvillimin e pajisjeve lazer.Lazerët gjysmëpërçues, lazerët me fibra dhe lazerët miniaturë me madhësi të vogël, peshë të lehtë dhe konsum të ulët të energjisë lazerët e qelqit Er janë bërë drejtimi kryesor i zhvillimit të lazerëve infra të kuqe me valë të shkurtër.Në veçanti, lazerët me fibra me cilësi të mirë të rrezes kanë potencial të madh aplikimi në ndriçimin ndihmës gjatë natës, vëzhgimin dhe synimin e fshehtë, skanimin e lidarit të imazhit dhe ndërhyrjen në shtypjen e lazerit.Megjithatë, fuqia/energjia e këtyre tre llojeve të lazerëve të vegjël dhe të lehtë është përgjithësisht e ulët dhe mund të përdoret vetëm për disa aplikacione zbulimi me rreze të shkurtër dhe nuk mund të plotësojë nevojat e zbulimit me rreze të gjatë dhe kundërzbulimit.Prandaj, fokusi i zhvillimit është rritja e fuqisë/energjisë së lazerit.
Lazerët e gjendjes së ngurtë me bazë OPO kanë cilësi të mirë të rrezes dhe fuqi të lartë të pikut, dhe avantazhet e tyre në vëzhgimin me porta në distanca të gjata, radarin e imazhit flash dhe dëmtimet me lazer janë ende shumë të dukshme, dhe energjia e daljes së lazerit dhe frekuenca e përsëritjes së lazerit duhet të rriten më tej. .Për lazerët Er:YAG të pompuara me diodë, nëse energjia e pulsit rritet ndërsa gjerësia e pulsit kompresohet më tej, ai do të bëhet alternativa më e mirë për lazerët në gjendje të ngurtë OPO.Ka avantazhe në vëzhgimin me porta në distanca të gjata, radarin e imazhit flash dhe dëmtimin me lazer.Potencial i madh aplikimi.
Më shumë informacion mbi produktin, mund të vini të vizitoni faqen tonë të internetit:
https://www.erbiumtechnology.com/
E-mail:devin@erbiumtechnology.com
WhatsApp: +86-18113047438
Faks: +86-2887897578
Shtoni: Nr.23, rruga Chaoyang, rruga Xihe, distrikti Longquanyi, Chengdu, 610107, Kinë.
Koha e përditësimit: Mar-02-2022
