Mengikut mekanisme penjanaan berbeza bagi laser inframerah gelombang pendek, terdapat tiga jenis laser inframerah gelombang pendek, iaitu laser semikonduktor, laser gentian dan laser keadaan pepejal.Antaranya, laser keadaan pepejal boleh dibahagikan kepada laser keadaan pepejal berdasarkan penukaran panjang gelombang tak linear optik dan laser keadaan pepejal yang secara langsung menjana laser inframerah gelombang pendek daripada bahan kerja laser.
Laser semikonduktor menggunakan bahan semikonduktor sebagai bahan kerja laser, dan panjang gelombang laser keluaran ditentukan oleh jurang jalur bahan semikonduktor.Dengan perkembangan sains bahan, jalur tenaga bahan semikonduktor boleh disesuaikan dengan julat panjang gelombang laser yang lebih luas melalui kejuruteraan jalur tenaga.Oleh itu, pelbagai panjang gelombang laser inframerah gelombang pendek boleh diperolehi dengan laser semikonduktor.
bahan kerja laser tipikal laser semikonduktor inframerah gelombang pendek adalah bahan fosfor.Sebagai contoh, laser semikonduktor indium fosfida dengan saiz apertur 95 μm mempunyai panjang gelombang laser keluaran 1.55 μm dan 1.625 μm, dan kuasa telah mencapai 1.5 W.
Laser gentian menggunakan gentian kaca terdop nadir bumi sebagai medium laser dan laser semikonduktor sebagai sumber pam.Ia mempunyai ciri-ciri yang sangat baik seperti ambang rendah, kecekapan penukaran yang tinggi, kualiti rasuk keluaran yang baik, struktur mudah dan kebolehpercayaan yang tinggi.Ia juga boleh mengambil kesempatan daripada spektrum luas sinaran ion nadir bumi untuk membentuk laser gentian boleh tala dengan menambahkan elemen optik terpilih seperti jeriji dalam resonator laser.Laser gentian telah menjadi arah penting dalam pembangunan teknologi laser.
1.Laser keadaan pepejal
Media perolehan laser keadaan pepejal yang boleh menjana laser inframerah gelombang pendek secara langsung adalah terutamanya Er: kristal YAG dan seramik, dan kaca Er-doped.Laser keadaan pepejal berdasarkan Er:YAG kristal dan seramik boleh terus mengeluarkan laser inframerah gelombang pendek 1.645μm, yang merupakan titik panas dalam penyelidikan laser inframerah gelombang pendek dalam beberapa tahun kebelakangan ini [3-5].Pada masa ini, tenaga nadi laser Er: YAG menggunakan pensuisan Q elektro-optik atau acousto-optik telah mencapai beberapa hingga berpuluh-puluh mJ, lebar nadi berpuluh-puluh ns, dan kekerapan pengulangan berpuluh-puluh hingga ribuan Hz.Jika laser semikonduktor 1.532 μm digunakan sebagai sumber pam, Ia akan mempunyai kelebihan besar dalam bidang peninjauan aktif laser dan tindakan balas laser, terutamanya kesan senyapnya pada peranti amaran laser biasa.
Laser kaca er mempunyai struktur padat, kos rendah, ringan, dan boleh merealisasikan operasi Q-suis.Ia adalah sumber cahaya pilihan untuk pengesanan aktif laser inframerah gelombang pendek.Walau bagaimanapun, disebabkan oleh empat kekurangan bahan kaca Er: Pertama, panjang gelombang pusat spektrum penyerapan ialah 940 nm atau 976 nm, yang menjadikan pengepaman lampu sukar dicapai;Kedua, penyediaan bahan kaca Er adalah sukar dan tidak mudah untuk membuat saiz besar;Ketiga, kaca Er Bahan mempunyai sifat terma yang lemah, dan tidak mudah untuk mencapai operasi frekuensi berulang untuk masa yang lama, apatah lagi operasi berterusan;keempat, tiada bahan penukar-Q yang sesuai.Walaupun penyelidikan laser inframerah gelombang pendek berdasarkan kaca Er sentiasa menarik perhatian orang ramai, kerana empat sebab di atas, tiada produk yang keluar.Sehingga tahun 1990, dengan kemunculan bar laser semikonduktor dengan panjang gelombang 940 nm dan 980 nm, dan kemunculan bahan penyerapan tepu seperti Co2+:MgAl2O4 (aluminat magnesium doped kobalt), dua kesesakan utama sumber pam dan pensuisan Q telah rosak.Penyelidikan mengenai laser kaca telah berkembang pesat.Terutama dalam beberapa tahun kebelakangan ini, modul laser kaca Er kecil negara saya, yang menyepadukan sumber pam semikonduktor, kaca Er dan rongga resonan, beratnya tidak lebih daripada 10 g, dan mempunyai kapasiti pengeluaran kelompok kecil sebanyak 50 kW modul kuasa puncak.Walau bagaimanapun, disebabkan oleh prestasi haba bahan kaca Er yang lemah, kekerapan pengulangan modul laser masih agak rendah.Kekerapan laser modul 50 kW hanya 5 Hz, dan frekuensi laser maksimum modul 20 kW ialah 10 Hz, yang hanya boleh digunakan dalam aplikasi frekuensi rendah.
Output laser 1.064 μm oleh laser berdenyut Nd:YAG mempunyai kuasa puncak sehingga megawatt.Apabila cahaya koheren yang kuat melalui beberapa bahan khas, fotonnya bertaburan secara tidak kenyal pada molekul bahan, iaitu foton diserap dan menghasilkan foton frekuensi rendah yang agak rendah.Terdapat dua jenis bahan yang boleh mencapai kesan penukaran frekuensi ini: satu ialah kristal tak linear, seperti KTP, LiNbO3, dll.;satu lagi ialah gas bertekanan tinggi seperti H2.Letakkannya dalam rongga resonan optik untuk membentuk pengayun parametrik optik (OPO).
OPO berdasarkan gas bertekanan tinggi biasanya merujuk kepada pengayun parametrik cahaya penyerakan Raman yang dirangsang.Lampu pam sebahagiannya diserap dan menghasilkan gelombang cahaya frekuensi rendah.Laser Raman matang menggunakan laser 1.064 μm untuk mengepam gas H2 tekanan tinggi untuk mendapatkan laser inframerah gelombang pendek 1.54 μm.
GAMBAR 1
Aplikasi biasa sistem GV inframerah gelombang pendek ialah pengimejan jarak jauh pada waktu malam.Pencahayaan laser haruslah laser inframerah gelombang pendek denyutan pendek dengan kuasa puncak yang tinggi, dan kekerapan pengulangannya hendaklah konsisten dengan kekerapan bingkai kamera strobed.Mengikut status semasa laser inframerah gelombang pendek di dalam dan luar negara, Er: laser YAG yang dipam diod dan laser keadaan pepejal 1.57 μm berasaskan OPO adalah pilihan terbaik.Kekerapan pengulangan dan kuasa puncak laser kaca Er miniatur masih perlu diperbaiki.3.Penggunaan laser inframerah gelombang pendek dalam anti-peninjauan fotoelektrik
Intipati anti-peninjauan laser inframerah gelombang pendek adalah untuk menyinari peralatan peninjauan optoelektronik musuh yang berfungsi dalam jalur inframerah gelombang pendek dengan pancaran laser inframerah gelombang pendek, supaya ia boleh mendapatkan maklumat sasaran yang salah atau tidak dapat berfungsi secara normal, atau bahkan pengesan rosak.Terdapat dua kaedah anti-peninjauan laser inframerah gelombang pendek biasa, iaitu gangguan penipuan jarak kepada pencari jarak laser selamat mata manusia dan kerosakan penindasan pada kamera inframerah gelombang pendek.
1.1 Gangguan penipuan jarak jauh kepada pencari jarak laser keselamatan mata manusia
Pencari jarak laser berdenyut menukarkan jarak antara sasaran dan sasaran mengikut selang masa denyutan laser berulang-alik antara titik pelancaran dan sasaran.Jika pengesan rangefinder menerima denyutan laser lain sebelum isyarat gema yang dipantulkan sasaran mencapai titik pelancaran, ia akan menghentikan pemasaan, dan jarak yang ditukar bukanlah jarak sebenar sasaran, tetapi lebih kecil daripada jarak sebenar sasaran.Jarak palsu, yang mencapai tujuan memperdayakan jarak pencari jarak.Untuk pengintip laser yang selamat untuk mata, laser nadi inframerah gelombang pendek dengan panjang gelombang yang sama boleh digunakan untuk melaksanakan gangguan penipuan jarak jauh.
Laser yang melaksanakan gangguan penipuan jarak bagi pencari jarak mensimulasikan pantulan meresap sasaran kepada laser, jadi kuasa puncak laser adalah sangat rendah, tetapi dua syarat berikut harus dipenuhi:
1) Panjang gelombang laser mestilah sama dengan panjang gelombang kerja pencari jarak yang terganggu.Penapis gangguan dipasang di hadapan pengesan pencari jarak, dan lebar jalurnya sangat sempit.Laser dengan panjang gelombang selain daripada panjang gelombang kerja tidak boleh mencapai permukaan fotosensitif pengesan.Malah laser 1.54 μm dan 1.57 μm dengan panjang gelombang yang sama tidak boleh mengganggu satu sama lain.
2) Kekerapan pengulangan laser mestilah cukup tinggi.Pengesan pencari julat bertindak balas kepada isyarat laser yang mencapai permukaan fotosensitifnya hanya apabila julat diukur.Untuk mencapai gangguan yang berkesan, nadi gangguan hendaklah sekurang-kurangnya memerah ke dalam get gelombang pencari jarak 2 hingga 3 denyutan.Gerbang julat yang boleh dicapai pada masa ini adalah mengikut urutan μs, jadi laser yang mengganggu mesti mempunyai kekerapan ulangan yang tinggi.Mengambil jarak sasaran 3 km sebagai contoh, masa yang diperlukan untuk laser berulang-alik sekali ialah 20 μs.Jika sekurang-kurangnya 2 denyutan dimasukkan, kekerapan ulangan laser mesti mencapai 50 kHz.Jika julat minimum pengintip laser ialah 300 m, kekerapan pengulangan jammer tidak boleh lebih rendah daripada 500 kHz.Hanya laser semikonduktor dan laser gentian boleh mencapai kadar pengulangan yang tinggi.
1.2 Gangguan menindas dan kerosakan pada kamera inframerah gelombang pendek
Sebagai komponen teras sistem pengimejan inframerah gelombang pendek, kamera inframerah gelombang pendek mempunyai julat dinamik kuasa optik tindak balas terhad bagi pengesan satah fokus InGaAsnya.Jika kuasa optik kejadian melebihi had atas julat dinamik, ketepuan akan berlaku dan pengesan tidak dapat melakukan pengimejan biasa.Kuasa yang lebih tinggi Laser akan menyebabkan kerosakan kekal pada pengesan.
Laser semikonduktor kuasa puncak berterusan dan rendah dan laser gentian dengan kekerapan ulangan yang tinggi adalah sesuai untuk gangguan penindasan berterusan bagi kamera inframerah gelombang pendek.Teruskan menyinari kamera inframerah gelombang pendek dengan laser.Disebabkan oleh kesan pemeluwapan pembesaran besar bagi kanta optik, kawasan yang dicapai oleh tempat resap laser pada satah fokus InGaAs adalah sangat tepu, dan oleh itu tidak boleh diimej secara normal.Hanya selepas penyinaran laser dihentikan untuk satu tempoh masa, prestasi pengimejan secara beransur-ansur boleh kembali normal.
Menurut hasil penyelidikan dan pembangunan selama bertahun-tahun produk tindakan balas aktif laser dalam jalur inframerah boleh dilihat dan dekat dan pelbagai ujian keberkesanan kerosakan medan, hanya laser denyutan pendek dengan kuasa puncak megawatt dan ke atas boleh menyebabkan kerosakan tidak dapat dipulihkan pada TV kamera pada jarak kilometer.kerosakan.Sama ada kesan kerosakan boleh dicapai, kuasa puncak laser adalah kuncinya.Selagi kuasa puncak lebih tinggi daripada ambang kerosakan pengesan, nadi tunggal boleh merosakkan pengesan.Dari perspektif kesukaran reka bentuk laser, pelesapan haba dan penggunaan kuasa, kekerapan pengulangan laser tidak semestinya perlu mencapai kadar bingkai kamera atau lebih tinggi, dan 10 Hz hingga 20 Hz boleh memenuhi aplikasi pertempuran sebenar.Sememangnya, kamera inframerah gelombang pendek tidak terkecuali.
Pengesan satah fokus InGaAs termasuk CCD pengeboman elektron berdasarkan fotokatod pemindahan elektron InGaAs/InP dan CMOS kemudiannya dibangunkan.Ambang ketepuan dan kerosakan mereka berada dalam susunan magnitud yang sama seperti CCD/CMOS berasaskan Si, tetapi pengesan berasaskan InGaAs/InP masih belum diperoleh.Data ambang ketepuan dan kerosakan bagi CCD/COMS.
Mengikut status semasa laser inframerah gelombang pendek di dalam dan luar negara, laser keadaan pepejal frekuensi berulang 1.57 μm berdasarkan OPO masih merupakan pilihan terbaik untuk kerosakan laser kepada CCD/COMS.Prestasi penembusan atmosferanya yang tinggi dan laser nadi pendek kuasa puncak tinggi Liputan titik cahaya dan ciri berkesan nadi tunggal jelas untuk kuasa membunuh lembut sistem optoelektronik jarak jauh yang dilengkapi dengan kamera inframerah gelombang pendek.
2 .Kesimpulan
Laser inframerah gelombang pendek dengan panjang gelombang antara 1.1 μm dan 1.7 μm mempunyai ketransmisian atmosfera yang tinggi dan keupayaan yang kuat untuk menembusi jerebu, hujan, salji, asap, pasir dan habuk.Ia tidak dapat dilihat oleh peralatan penglihatan malam cahaya malap tradisional.Laser dalam jalur 1.4 μm hingga 1.6 μm adalah selamat untuk mata manusia, dan mempunyai ciri tersendiri seperti pengesan matang dengan panjang gelombang tindak balas puncak dalam julat ini, dan telah menjadi arah pembangunan yang penting untuk aplikasi ketenteraan laser.
Kertas kerja ini menganalisis ciri teknikal dan status quo empat laser inframerah gelombang pendek biasa, termasuk laser semikonduktor fosfor, laser gentian terdop Er, laser keadaan pepejal terdop Er dan laser keadaan pepejal berasaskan OPO, dan meringkaskan penggunaan daripada laser inframerah gelombang pendek ini dalam peninjauan aktif fotoelektrik.Aplikasi biasa dalam anti-peninjauan.
1) Laser semikonduktor fosforus frekuensi ulangan tinggi berterusan dan rendah dan laser gentian Er-doped digunakan terutamanya untuk pencahayaan tambahan untuk pengawasan senyap jarak jauh dan menyasar pada waktu malam dan menyekat gangguan kepada kamera inframerah gelombang pendek musuh.Laser semikonduktor fosfor berdenyut tinggi ulangan tinggi dan laser gentian terdop Er juga merupakan sumber cahaya yang ideal untuk julat keselamatan mata sistem berbilang nadi, radar pengimejan pengimbasan laser dan gangguan penipuan jarak pengintai jarak laser keselamatan mata.
2) Laser keadaan pepejal berasaskan OPO dengan kadar pengulangan yang rendah tetapi dengan kuasa puncak megawatt atau bahkan sepuluh megawatt boleh digunakan secara meluas dalam radar pengimejan kilat, pemerhatian gating laser jarak jauh pada waktu malam, kerosakan laser inframerah gelombang pendek dan mod tradisional mata manusia jauh Jarak laser keselamatan.
3) Laser kaca Er miniatur adalah salah satu arah laser inframerah gelombang pendek yang paling pesat berkembang dalam beberapa tahun kebelakangan ini.Kuasa semasa dan tahap kekerapan pengulangan boleh digunakan dalam pencari jarak laser keselamatan mata kecil.Pada masanya, apabila kuasa puncak mencapai tahap megawatt, ia boleh digunakan untuk radar pengimejan denyar, pemerhatian gerbang laser dan kerosakan laser pada kamera inframerah gelombang pendek.
4) Laser Er:YAG yang dipam diod yang menyembunyikan peranti amaran laser ialah arah pembangunan arus perdana bagi laser inframerah gelombang pendek berkuasa tinggi.Ia mempunyai potensi aplikasi yang hebat dalam lidar kilat, pemerhatian gating laser jarak jauh pada waktu malam, dan kerosakan laser.
Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, kerana sistem senjata mempunyai keperluan yang lebih tinggi dan lebih tinggi untuk penyepaduan sistem optoelektronik, peralatan laser yang kecil dan ringan telah menjadi trend yang tidak dapat dielakkan dalam pembangunan peralatan laser.Laser semikonduktor, laser gentian dan laser kecil dengan saiz kecil, ringan dan penggunaan kuasa yang rendah Laser kaca Er telah menjadi arah arus perdana pembangunan laser inframerah gelombang pendek.Khususnya, laser gentian dengan kualiti pancaran yang baik mempunyai potensi aplikasi yang hebat dalam pencahayaan tambahan pada waktu malam, pengawasan dan penyasaran senyap, lidar pengimejan pengimbasan, dan gangguan penindasan laser.Walau bagaimanapun, kuasa/tenaga ketiga-tiga jenis laser kecil dan ringan ini secara amnya rendah, dan hanya boleh digunakan untuk beberapa aplikasi peninjauan jarak dekat, dan tidak dapat memenuhi keperluan peninjauan jarak jauh dan peninjauan balas.Oleh itu, tumpuan pembangunan adalah untuk meningkatkan kuasa/tenaga laser.
Laser keadaan pepejal berasaskan OPO mempunyai kualiti pancaran yang baik dan kuasa puncak yang tinggi, dan kelebihannya dalam pemerhatian berpagar jarak jauh, radar pengimejan kilat dan kerosakan laser masih sangat jelas, dan tenaga keluaran laser dan kekerapan pengulangan laser perlu ditingkatkan lagi. .Untuk laser Er:YAG yang dipam diod, jika tenaga nadi meningkat manakala lebar nadi dimampatkan lagi, ia akan menjadi alternatif terbaik kepada laser keadaan pepejal OPO.Ia mempunyai kelebihan dalam pemerhatian berpagar jarak jauh, radar pengimejan kilat dan kerosakan laser.Potensi aplikasi yang hebat.
Maklumat lanjut produk, anda boleh datang melayari laman web kami:
https://www.erbiumtechnology.com/
E-mel:devin@erbiumtechnology.com
WhatsApp: +86-18113047438
Faks: +86-2887897578
Tambah: No.23, jalan Chaoyang, jalan Xihe, distrcit Longquanyi, Chengdu, 610107, China.
Masa Kemas Kini: Mac-02-2022
