Vastavalt lühilaine infrapunalaserite erinevatele genereerimismehhanismidele on lühilaine infrapunalasereid kolme tüüpi, nimelt pooljuhtlaserid, kiudlaserid ja tahkislaserid.Nende hulgas võib pooljuhtlasereid jagada optilisel mittelineaarsel lainepikkuse muundamisel põhinevateks pooljuhtlaseriteks ja pooljuhtlaseriteks, mis genereerivad laseritöömaterjalidest otse lühilainelisi infrapunalasereid.
Pooljuhtlaserites kasutatakse laseri töömaterjalina pooljuhtmaterjale ja laseri väljundi lainepikkuse määrab pooljuhtmaterjalide ribalaius.Materjaliteaduse arenguga saab pooljuhtmaterjalide energiaribasid energiaribade projekteerimise abil kohandada laseri lainepikkuste laiemale vahemikule.Seetõttu saab pooljuhtlaseritega saada mitu lühilainelist infrapunalaseri lainepikkust.
Lühilaine infrapuna-pooljuhtlaseri tüüpiline lasertöö materjal on fosformaterjal.Näiteks 95 μm apertuuriga indiumfosfiidpooljuhtlaseri laseri väljundkiirguse lainepikkused on 1,55 μm ja 1,625 μm ning võimsus on jõudnud 1,5 W-ni.
Kiudlaser kasutab laserkandjana haruldaste muldmetallidega legeeritud klaaskiudu ja pumba allikana pooljuhtlaserit.Sellel on suurepärased omadused, nagu madal lävi, kõrge muundamise efektiivsus, hea väljundkiire kvaliteet, lihtne struktuur ja kõrge töökindlus.Samuti saab see ära kasutada haruldaste muldmetallide ioonide laia spektrit, et moodustada häälestatav kiudlaser, lisades laserresonaatorisse selektiivseid optilisi elemente, näiteks võreid.Kiudlaserid on saanud lasertehnoloogia arengu oluliseks suunaks.
1. Tahkislaser
Tahkislaserite võimenduskandjad, mis võivad otseselt genereerida lühilainelisi infrapunalasereid, on peamiselt Er: YAG-kristallid ja keraamika ning Er-legeeritud klaas.Er:YAG kristallil ja keraamikal põhinev tahkislaser suudab otse väljastada 1,645 μm lühilaine infrapunalaserit, mis on viimastel aastatel kuum koht lühilaine infrapunalaseri uurimisel [3-5].Praeguseks on elektro-optilist või akusto-optilist Q-lülitust kasutavate Er: YAG laserite impulsienergia jõudnud mõne kuni kümneni mJ, impulsi laius kümneid ns ja kordussagedus kümneid kuni tuhandeid Hz.Kui pumba allikana kasutatakse 1,532 μm pooljuhtlaserit, on sellel suured eelised aktiivse laserluure ja laservastumeetmete valdkonnas, eriti selle varjatud mõju tüüpilistele laserhoiatusseadmetele.
Er klaaslaseril on kompaktne struktuur, madal hind, kerge kaal ja Q-lülitusega töö.See on eelistatud valgusallikas lühilaine infrapunalaseri aktiivseks tuvastamiseks.Kuid Er-klaasmaterjalide nelja puuduse tõttu: Esiteks on neeldumisspektri kesklainepikkus 940 nm või 976 nm, mis muudab lambi pumpamise raskesti saavutatavaks;Teiseks on Er-klaasmaterjalide valmistamine keeruline ja suurte suuruste valmistamine pole lihtne;Kolmandaks, Er-klaas Materjalil on halvad termilised omadused ja seda pole lihtne saavutada pikka aega korduva sagedusega toimimist, rääkimata pidevast tööst;neljandaks pole sobivat Q-lülitusmaterjali.Kuigi Er-klaasil põhineva lühilainelise infrapunalaseri uurimine on inimeste tähelepanu alati pälvinud, pole eeltoodud neljal põhjusel ükski toode välja tulnud.Kuni 1990. aastani, mil tekkisid pooljuht-laservardad lainepikkustega 940 nm ja 980 nm ning küllastunud neeldumismaterjalid, nagu Co2+:MgAl2O4 (koobaltiga legeeritud magneesiumaluminaat), mis olid pumbaallika ja Q-lülitite kaks peamist kitsaskohta. olid katki.Klaaslaserite uurimine on kiiresti arenenud.Eriti viimastel aastatel on minu kodumaa miniatuurne Er-klaaslaseri moodul, mis ühendab pooljuhtpumba allika, Er-klaasi ja resonantsõõnsuse, kaal kuni 10 g ja mille väikepartii tootmisvõimsus on 50 kW tippvõimsusmooduleid.Er-klaasi materjali halva termilise jõudluse tõttu on lasermooduli kordussagedus siiski suhteliselt madal.50 kW mooduli laseri sagedus on vaid 5 Hz ja 20 kW mooduli maksimaalne lasersagedus on 10 Hz, mida saab kasutada ainult madala sagedusega rakendustes.
Nd:YAG impulsslaseri 1,064 μm laserväljundi tippvõimsus on kuni megavatti.Kui nii tugev koherentne valgus läbib mingeid erimaterjale, hajuvad selle footonid ebaelastselt materjali molekulidele, st footonid neelduvad ja toodavad suhteliselt madala sagedusega footoneid.Sellise sageduse muundamise efekti saavutamiseks on kahte tüüpi aineid: üks on mittelineaarsed kristallid, nagu KTP, LiNbO3 jne;teine on kõrgsurvegaas, näiteks H2.Asetage need optilise resonantsi õõnsusse, et moodustada optiline parameetriline ostsillaator (OPO).
Kõrgsurvegaasil põhinev OPO viitab tavaliselt stimuleeritud Ramani hajutavale valguse parameetrilisele ostsillaatorile.Pumba valgus neeldub osaliselt ja tekitab madala sagedusega valguslaine.Küps Ramani laser kasutab kõrgsurvegaasi H2 pumpamiseks 1,064 μm laserit, et saada 1,54 μm lühilaine infrapuna laser.
PILT 1
Lühilaine-infrapuna-GV-süsteemi tüüpiline rakendus on kaugpildistamine öösel.Laservalgusti peaks olema suure tippvõimsusega lühiimpulss lühilaine infrapunalaser ja selle kordussagedus peaks olema kooskõlas strobeeritud kaamera kaadri sagedusega.Vastavalt lühilaine infrapunalaserite praegusele olekule kodu- ja välismaal on dioodpumbaga Er: YAG laserid ja OPO-põhised 1,57 μm tahkislaserid parimad valikud.Miniatuurse Er klaaslaseri kordussagedus ja tippvõimsus vajavad veel täiustamist.3.Lühilaine infrapunalaseri kasutamine fotoelektrilises antiluures
Lühilaine infrapunalaseriga antiluure olemus on kiiritada lühilaine infrapuna laserkiirtega vastase lühilainelises infrapunaribas töötavat optoelektroonilist luureseadet, et see saaks vale sihtmärgi infot või ei saaks normaalselt töötada või isegi. detektor on kahjustatud.On kaks tüüpilist lühilaine-infrapunalaseriga luurevastast meetodit, nimelt inimsilmale ohutu laserkaugusmõõturi kauguse petmine ja lühilaine infrapunakaamera kahjustuste summutamine.
1.1 Kauguspettuse häired inimsilma ohutuse laserkaugusmõõturis
Impulsslaseri kaugusmõõtja teisendab sihtmärgi ja sihtmärgi vahelise kauguse stardipunkti ja sihtmärgi vahel edasi-tagasi liikuva laserimpulsi ajaintervalli järgi.Kui kaugusmõõtja detektor saab enne sihtmärgi peegeldunud kajasignaali stardipunkti jõudmist muid laserimpulsse, peatab see ajastuse ja teisendatud kaugus ei ole sihtmärgi tegelik kaugus, vaid väiksem kui sihtmärgi tegelik kaugus.Vale kaugus, mis saavutab kaugusmõõtja kauguse petmise eesmärgi.Silmadele ohutute laserkaugusmõõturite jaoks saab kauguse petmise häirete rakendamiseks kasutada sama lainepikkusega lühilainelisi infrapuna-impulsslasereid.
Kaugusmõõdiku kauguspettushäireid rakendav laser simuleerib sihtmärgi hajusat peegeldust laserile, seega on laseri tippvõimsus väga madal, kuid täidetud peavad olema järgmised kaks tingimust:
1) Laseri lainepikkus peab olema sama, mis häiritud kaugusmõõtja töölainepikkus.Kaugusmõõturi detektori ette on paigaldatud häirefilter ja ribalaius on väga kitsas.Töötavast erineva lainepikkusega laserid ei pääse detektori valgustundlikule pinnale.Isegi 1,54 μm ja 1,57 μm sarnase lainepikkusega laserid ei saa üksteist segada.
2) Laseri kordussagedus peab olema piisavalt kõrge.Kaugusmõõtja detektor reageerib lasersignaalile, mis jõuab selle valgustundlikule pinnale, ainult siis, kui kaugust mõõdetakse.Tõhusate häirete saavutamiseks peaks häireimpulss kaugusmõõturi laineväravasse suruma vähemalt 2–3 impulssi.Hetkel saavutatav kaugusvärav on suurusjärgus μs, seega peab segaval laseril olema kõrge kordussagedus.Võttes näiteks 3 km pikkuse sihtkauguse, on laseri üks kord edasi-tagasi liikumiseks kuluv aeg 20 μs.Kui sisestatakse vähemalt 2 impulssi, peab laseri kordussagedus jõudma 50 kHz-ni.Kui laserkaugusmõõturi minimaalne tööulatus on 300 m, ei tohi segaja kordussagedus olla väiksem kui 500 kHz.Ainult pooljuhtlaserid ja kiudlaserid suudavad saavutada nii suure kordussageduse.
1.2 Supresseerivad häired ja lühilaine infrapunakaamerate kahjustused
Lühilaine-infrapunapildisüsteemi põhikomponendina on lühilainelise infrapunakaamera InGaAs fookustasandi detektori optilise võimsuse dünaamiline vahemik piiratud.Kui langev optiline võimsus ületab dünaamilise vahemiku ülemise piiri, tekib küllastus ja detektor ei saa teha tavalist pildistamist.Suurem võimsus Laser kahjustab detektorit püsivalt.
Pidev- ja väikese tippvõimsusega pooljuhtlaserid ja suure kordussagedusega fiiberoplanerid sobivad lühilaineliste infrapunakaamerate pidevaks summutamiseks.Kiiritage lühilaine infrapunakaamerat pidevalt laseriga.Optilise läätse suure suurendusega kondensatsiooniefekti tõttu on InGaAs fookustasandil laseriga hajutatud kohani ulatuv ala tugevalt küllastunud ja seetõttu ei saa seda normaalselt pildistada.Alles pärast seda, kui laserkiirgus on mõneks ajaks peatatud, saab kujutise jõudlus järk-järgult normaliseeruda.
Nähtava- ja lähiinfrapunaribades laseraktiivsete vastumeetmete toodete paljude aastate uurimis- ja arendustegevuse ning mitmete väljakahjustuste tõhususe testide tulemuste kohaselt võivad ainult lühiimpulsslaserid, mille tippvõimsus on megavatti ja rohkem, põhjustada pöördumatuid kahjustusi telerile. kaamerad kilomeetrite kaugusel.kahju.Kas kahjustusefekt on saavutatav, on laseri tippvõimsus võti.Kuni tippvõimsus on suurem kui detektori kahjustuse lävi, võib üks impulss detektorit kahjustada.Laseri disaini raskuste, soojuse hajumise ja energiatarbimise vaatenurgast ei pea laseri kordussagedus tingimata jõudma kaamera kaadrisageduseni või isegi kõrgemale ning 10 Hz kuni 20 Hz võib vastata tegelikele lahingurakendustele.Loomulikult ei ole lühilainelised infrapunakaamerad erandiks.
InGaAs fokaaltasandi detektorid hõlmavad elektronide pommitamise CCD-sid, mis põhinevad InGaAs / InP elektronide migratsiooni fotokatoodidel ja hiljem välja töötatud CMOS-il.Nende küllastus- ja kahjustusläved on samas suurusjärgus kui Si-põhistel CCD/CMOS, kuid InGaAs/InP-põhiseid detektoreid pole veel saadud.CCD/COMSi küllastus- ja kahjustusläve andmed.
Vastavalt lühilaine-infrapunalaserite praegusele olekule kodu- ja välismaal on OPO-l põhinev 1,57 μm korduva sagedusega pooljuhtlaser endiselt parim valik CCD/COMS-i laserkahjustuste korral.Selle kõrge atmosfääris läbitungiv jõudlus ja kõrge tippvõimsusega lühiimpulsslaser Valguspunkti katvus ja ühe impulsi efektiivsed omadused on ilmselged lühilaine-infrapunakaameratega varustatud pikamaa optoelektroonilise süsteemi pehme tapmisjõu jaoks.
2 .Järeldus
Lühilaine-infrapunalaseritel lainepikkusega 1,1–1,7 µm on kõrge atmosfääriläbilaskvus ja tugev võime tungida läbi udu, vihma, lume, suitsu, liiva ja tolmu.See on nähtamatu traditsioonilistele hämaras öise nägemise seadmetele.Laser vahemikus 1,4 μm kuni 1,6 μm on inimsilmale ohutu ja sellel on iseloomulikud tunnused, nagu küps detektor, mille maksimaalne vastuse lainepikkus on selles vahemikus, ning sellest on saanud oluline arendussuund laseri sõjaliste rakenduste jaoks.
Käesolevas artiklis analüüsitakse nelja tüüpilise lühilainelise infrapunalaseri, sealhulgas fosforpooljuhtlaserite, Er-leegitud fiibellaserite, Er-legeeritud tahkislaserite ja OPO-põhiste tahkislaserite tehnilisi omadusi ja status quo'd ning tehakse kokkuvõte nende kasutamisest. nendest lühilainelistest infrapunalaseritest fotoelektrilises aktiivses luures.Tüüpilised rakendused luuretõrjes.
1) Pideva ja väikese tippvõimsusega suure kordussagedusega fosforpooljuhtlasereid ja Er-legeeritud kiudlasereid kasutatakse peamiselt abivalgustuseks pikamaa varjatud jälgimiseks ja öösel sihtimiseks ning vaenlase lühilaine infrapunakaamerate häirete mahasurumiseks.Suure kordussagedusega lühikese impulsi luminofoorpooljuhtlaserid ja Er-leegitud kiudlaserid on ka ideaalsed valgusallikad mitme impulsssüsteemiga silmade ohutuskauguse mõõtmiseks, laserskaneerimisega pildiradari ja silmade ohutuslaseri kaugusmõõdiku kauguse pettushäirete jaoks.
2) OPO-põhiseid väikese kordussagedusega, kuid megavatise või isegi kümne megavatise tippvõimsusega pooljuhtlasereid saab laialdaselt kasutada välkkuvaradaris, öises kauglaservärava vaatluses, lühilaine infrapuna laserikahjustustes ja traditsioonilise režiimi kaug-inimsilmad Ohutuslaser-kaugusmõõtmine.
3) Miniatuurne Er klaaslaser on viimastel aastatel üks kiiremini kasvavaid lühilaine infrapunalaserite suundi.Praeguseid võimsuse ja kordussageduse tasemeid saab kasutada miniatuursetes silmade kaitse laserkaugusmõõturites.Aja jooksul, kui tippvõimsus jõuab megavatise tasemeni, saab seda kasutada välklambiga pildistava radari, laservärava vaatluse ja lühilaine infrapunakaamerate laserkahjustuste jaoks.
4) Dioodiga pumbatav Er:YAG laser, mis varjab laserhoiatusseadet, on suure võimsusega lühilaine infrapunalaserite peamine arendussuund.Sellel on suur rakenduspotentsiaal välklambi lidaris, öises laservärava kaugvaatluses ja laserkahjustustes.
Viimastel aastatel, kuna relvasüsteemidel on järjest kõrgemad nõuded optoelektrooniliste süsteemide integreerimisele, on väikesed ja kerged laserseadmed muutunud laserseadmete arendamise vältimatuks trendiks.Pooljuhtlaserid, kiudlaserid ja väikese mõõtmega, kerge kaalu ja väikese energiatarbimisega miniatuursed laserid Er-klaaslaserid on muutunud lühilaine infrapunalaserite arendamise peamiseks suunaks.Eelkõige on hea kiire kvaliteediga kiudlaseritel suur rakenduspotentsiaal öises lisavalgustuses, varjatud seires ja sihtimises, skaneerimisel pildistamisel ja laseri summutamise häiretes.Nende kolme tüüpi väikeste ja kergekaaluliste laserite võimsus/energia on aga üldiselt madal ja neid saab kasutada vaid mõneks lühimaaluurerakenduseks ning need ei suuda rahuldada kaug- ja vastuluure vajadusi.Seetõttu on arenduse fookuses laseri võimsuse/energia suurendamine.
OPO-põhistel tahkislaseritel on hea kiirkvaliteet ja suur tippvõimsus ning nende eelised kaugvaatluses, välklambiradaris ja laserkahjustustes on endiselt väga ilmsed ning laseri väljundenergiat ja laseri kordussagedust tuleks veelgi suurendada. .Dioodpumbaga Er:YAG laserite puhul saab sellest OPO pooljuhtlaserite parimaks alternatiiviks, kui impulsi energiat suurendatakse impulsi laiuse edasise kokkusurumise ajal.Sellel on eelised kaugvaatluses, välklambiradaris ja laserkahjustustes.Suur rakenduspotentsiaal.
Lisateavet toote kohta võite külastada meie veebisaiti:
https://www.erbiumtechnology.com/
E-post:devin@erbiumtechnology.com
WhatsApp: +86-18113047438
Faks: +86-2887897578
Lisa: nr 23, Chaoyang Road, Xihe tänav, Longquanyi rajoon, Chengdu, 610107, Hiina.
Värskendusaeg: märts 02-2022
