Segundo o mecanismo de xeración diferente de láseres infravermellos de onda curta, hai tres tipos de láseres infravermellos de onda curta, a saber, láseres semicondutores, láseres de fibra e láseres de estado sólido.Entre eles, os láseres de estado sólido pódense dividir en láseres de estado sólido baseados na conversión óptica de lonxitude de onda non lineal e láseres de estado sólido que xeran directamente láseres infravermellos de onda curta a partir de materiais de traballo con láser.
Os láseres semicondutores usan materiais semicondutores como materiais de traballo con láser, e a lonxitude de onda do láser de saída está determinada pola separación de bandas dos materiais semicondutores.Co desenvolvemento da ciencia dos materiais, as bandas de enerxía dos materiais semicondutores pódense adaptar a unha gama máis ampla de lonxitudes de onda láser mediante a enxeñaría de bandas de enerxía.Polo tanto, pódense obter varias lonxitudes de onda de láser infravermello de onda curta con láseres semicondutores.
O material de traballo láser típico do láser semicondutor infravermello de onda curta é o material de fósforo.Por exemplo, un láser semicondutor de fosfuro de indio cun tamaño de apertura de 95 μm ten lonxitudes de onda de saída de 1,55 μm e 1,625 μm e a potencia alcanzou 1,5 W.
O láser de fibra utiliza fibra de vidro dopada con terras raras como medio láser e láser semicondutor como fonte de bomba.Ten excelentes características, como baixo limiar, alta eficiencia de conversión, boa calidade do feixe de saída, estrutura sinxela e alta fiabilidade.Tamén pode aproveitar o amplo espectro de radiación de ións de terras raras para formar un láser de fibra sintonizable engadindo elementos ópticos selectivos como reixas no resonador láser.Os láseres de fibra convertéronse nunha dirección importante no desenvolvemento da tecnoloxía láser.
1.Láser de estado sólido
Os medios de ganancia de láser de estado sólido que poden xerar directamente láseres infravermellos de onda curta son principalmente Er: cristais e cerámicas YAG e vidro dopado con Er.O láser de estado sólido baseado en cristal e cerámica Er:YAG pode emitir directamente un láser infravermello de onda curta de 1,645 μm, que é un punto quente na investigación do láser infravermello de onda curta nos últimos anos [3-5].Na actualidade, a enerxía do pulso dos láseres Er: YAG que usan conmutación Q electro-óptica ou acústica-óptica alcanzou unhas poucas a decenas de mJ, un ancho de pulso de decenas de ns e unha frecuencia de repetición de decenas a miles de Hz.Se se usa un láser semicondutor de 1,532 μm como fonte de bomba, terá grandes vantaxes no campo do recoñecemento activo con láser e das contramedidas con láser, especialmente o seu efecto furtivo nos dispositivos típicos de aviso con láser.
O láser de vidro Er ten unha estrutura compacta, baixo custo, peso lixeiro e pode realizar a operación Q-switched.É a fonte de luz preferida para a detección activa do láser infravermello de onda curta.Non obstante, debido ás catro deficiencias dos materiais de vidro Er: En primeiro lugar, a lonxitude de onda central do espectro de absorción é de 940 nm ou 976 nm, o que dificulta o bombeo da lámpada;En segundo lugar, a preparación de materiais de vidro Er é difícil e non é fácil facer grandes tamaños;En terceiro lugar, o vidro Er O material ten propiedades térmicas pobres, e non é fácil conseguir unha operación de frecuencia repetitiva durante moito tempo, e moito menos unha operación continua;en cuarto lugar, non hai material de conmutación Q axeitado.Aínda que a investigación do láser infravermello de onda curta baseada en vidro Er sempre chamou a atención da xente, debido ás catro razóns anteriores, non saíu ningún produto.Ata 1990, coa aparición de barras de láser semicondutores con lonxitudes de onda de 940 nm e 980 nm, e a aparición de materiais de absorción saturados como Co2+:MgAl2O4 (aluminato de magnesio dopado con cobalto), os dous principais pescozos de botella da fonte de bomba e Q-switching. estaban rotos.A investigación sobre láseres de vidro desenvolveuse rapidamente.Especialmente nos últimos anos, o módulo láser de vidro Er en miniatura do meu país, que integra fonte de bomba de semicondutores, vidro Er e cavidade resonante, non pesa máis de 10 g e ten unha capacidade de produción de pequenos lotes de módulos de potencia máxima de 50 kW.Non obstante, debido ao mal rendemento térmico do material de vidro Er, a frecuencia de repetición do módulo láser aínda é relativamente baixa.A frecuencia do láser do módulo de 50 kW é de só 5 Hz e a frecuencia máxima do láser do módulo de 20 kW é de 10 Hz, que só se pode usar en aplicacións de baixa frecuencia.
A saída de láser de 1,064 μm polo láser pulsado Nd:YAG ten unha potencia máxima de ata megavatios.Cando unha luz coherente tan forte atravesa algúns materiais especiais, os seus fotóns son espallados de forma inelástica nas moléculas do material, é dicir, os fotóns son absorbidos e prodúcense fotóns de baixa frecuencia relativamente.Hai dous tipos de substancias que poden conseguir este efecto de conversión de frecuencia: unha son os cristais non lineais, como KTP, LiNbO3, etc.;o outro é gas de alta presión como o H2.Colócaos na cavidade resonante óptica para formar un oscilador óptico paramétrico (OPO).
OPO baseado en gas de alta presión refírese xeralmente a un oscilador paramétrico de luz Raman estimulado.A luz da bomba é parcialmente absorbida e xera unha onda luminosa de baixa frecuencia.O láser Raman maduro usa un láser de 1,064 μm para bombear gas H2 a alta presión para obter un láser infravermello de onda curta de 1,54 μm.
IMAXE 1
A aplicación típica do sistema GV infravermello de onda curta é a imaxe de longa distancia pola noite.O iluminador láser debe ser un láser infravermello de onda curta de pulso curto cunha potencia máxima de alta e a súa frecuencia de repetición debe ser consistente coa frecuencia de cadros da cámara estroboscópica.Segundo o estado actual dos láseres infravermellos de onda curta na casa e no estranxeiro, os láseres Er: YAG bombeados con diodos e os láseres de estado sólido de 1,57 μm baseados en OPO son as mellores opcións.Aínda hai que mellorar a frecuencia de repetición e a potencia máxima do láser de vidro Er en miniatura.3.Aplicación do láser infravermello de onda curta no antirecoñecemento fotoeléctrico
A esencia do anti-recoñecemento láser infravermello de onda curta é irradiar o equipo de recoñecemento optoelectrónico do inimigo que traballa na banda infravermella de onda curta con raios láser infravermello de onda curta, para que poida obter información incorrecta do obxectivo ou non funcione normalmente, ou mesmo o detector está danado.Existen dous métodos típicos de anti-recoñecemento con láser infravermello de onda curta, a saber, a interferencia do engano da distancia ao telémetro láser seguro para o ollo humano e o dano por supresión da cámara infravermella de onda curta.
1.1 Interferencia do engano a distancia ao telémetro láser de seguridade do ollo humano
O telémetro láser pulsado converte a distancia entre o obxectivo e o obxectivo polo intervalo de tempo do pulso láser que vai de ida e volta entre o punto de lanzamento e o obxectivo.Se o detector de telémetro recibe outros pulsos láser antes de que o sinal de eco reflectido do obxectivo chegue ao punto de lanzamento, parará o tempo e a distancia convertida non é a distancia real do obxectivo, senón menor que a distancia real do obxectivo.Falsa distancia, que consegue o propósito de enganar a distancia do telémetro.Para os telémetros láser seguros para os ollos, pódense usar láseres de pulso infravermello de onda curta da mesma lonxitude de onda para implementar interferencias de engano a distancia.
O láser que implementa a interferencia de engano de distancia do telémetro simula a reflexión difusa do obxectivo ao láser, polo que a potencia máxima do láser é moi baixa, pero deben cumprirse as dúas condicións seguintes:
1) A lonxitude de onda do láser debe ser a mesma que a lonxitude de onda de traballo do telémetro interferido.Un filtro de interferencia está instalado diante do detector de telémetro e o ancho de banda é moi estreito.Os láseres con lonxitudes de onda distintas á de traballo non poden alcanzar a superficie fotosensible do detector.Mesmo os láseres de 1,54 μm e 1,57 μm con lonxitudes de onda similares non poden interferir entre si.
2) A frecuencia de repetición do láser debe ser o suficientemente alta.O detector de telémetro responde ao sinal láser que chega á súa superficie fotosensible só cando se mide o alcance.Para conseguir unha interferencia eficaz, o pulso de interferencia debe, polo menos, espremer na porta de ondas do telémetro 2 ou 3 pulsos.A porta de alcance que se pode acadar na actualidade é da orde de μs, polo que o láser interferente debe ter unha frecuencia de repetición elevada.Tomando como exemplo unha distancia obxectivo de 3 km, o tempo necesario para que o láser vaia e vaia unha vez é de 20 μs.Se se introducen polo menos 2 pulsos, a frecuencia de repetición do láser debe alcanzar os 50 kHz.Se o alcance mínimo do telémetro láser é de 300 m, a frecuencia de repetición da interferencia non pode ser inferior a 500 kHz.Só os láseres de semicondutores e os láseres de fibra poden acadar unha taxa de repetición tan alta.
1.2 Interferencias supresoras e danos ás cámaras infravermellas de onda curta
Como compoñente central do sistema de imaxe infravermella de onda curta, a cámara infravermella de onda curta ten un rango dinámico limitado de potencia óptica de resposta do seu detector de plano focal InGaAs.Se a potencia óptica incidente supera o límite superior do rango dinámico, producirase saturación e o detector non pode realizar imaxes normais.Maior potencia O láser causará danos permanentes no detector.
Os láseres de semicondutores de potencia máxima continua e baixa e os láseres de fibra con alta frecuencia de repetición son axeitados para a interferencia de supresión continua das cámaras infravermellas de onda curta.Irradiar continuamente a cámara infravermella de onda curta cun láser.Debido ao efecto de condensación de gran aumento da lente óptica, a área alcanzada polo punto difundido con láser no plano focal de InGaAs está severamente saturada e, polo tanto, non se pode capturar normalmente.Só despois de que se deteña a irradiación con láser durante un período de tempo, o rendemento da imaxe pode volver gradualmente á normalidade.
Segundo os resultados de moitos anos de investigación e desenvolvemento de produtos de contramedida activa con láser nas bandas visibles e do infravermello próximo e as probas de eficacia de danos de campo múltiples, só os láseres de pulso curto cunha potencia máxima de megavatios ou superior poden causar danos irreversibles á TV. cámaras a unha distancia de quilómetros.danos.Se se pode conseguir o efecto dano, a potencia máxima do láser é a clave.Mentres a potencia máxima sexa superior ao limiar de dano do detector, un só pulso pode danar o detector.Desde a perspectiva da dificultade do deseño do láser, a disipación de calor e o consumo de enerxía, a frecuencia de repetición do láser non necesariamente ten que alcanzar a taxa de cadros da cámara ou incluso superior, e 10 Hz a 20 Hz poden satisfacer aplicacións de combate reais.Por suposto, as cámaras infravermellas de onda curta non son unha excepción.
Os detectores de plano focal InGaAs inclúen CCD de bombardeo electrónico baseados en fotocátodos de migración de electróns InGaAs/InP e CMOS desenvolvidos posteriormente.Os seus limiares de saturación e dano están na mesma orde de magnitude que os CCD/CMOS baseados en Si, pero aínda non se obtiveron detectores baseados en InGaAs/InP.Datos do limiar de saturación e dano de CCD/COMS.
Segundo o estado actual dos láseres infravermellos de onda curta no país e no estranxeiro, o láser de estado sólido de frecuencia repetitiva de 1,57 μm baseado en OPO segue sendo a mellor opción para o dano do láser ao CCD/COMS.O seu alto rendemento de penetración atmosférica e alta potencia de pico láser de pulso curto A cobertura do punto de luz e as características efectivas dun só pulso son obvias para o poder de matar suave do sistema optoelectrónico de longa distancia equipado con cámaras infravermellas de onda curta.
2 .Conclusión
Os láseres infravermellos de onda curta con lonxitudes de onda entre 1,1 μm e 1,7 μm teñen unha alta transmitancia atmosférica e unha forte capacidade para penetrar a néboa, a choiva, a neve, o fume, a area e o po.É invisible para os equipos tradicionais de visión nocturna con pouca luz.O láser na banda de 1,4 μm a 1,6 μm é seguro para o ollo humano e ten características distintivas, como un detector maduro cunha lonxitude de onda de resposta máxima neste rango, e converteuse nunha importante dirección de desenvolvemento para as aplicacións militares do láser.
Este artigo analiza as características técnicas e o status quo de catro láseres infravermellos de onda curta típicos, incluíndo láseres de semicondutores de fósforo, láseres de fibra dopados con Er, láseres de estado sólido dopados con Er e láseres de estado sólido baseados en OPO, e resume o uso. destes láseres infravermellos de onda curta en recoñecemento activo fotoeléctrico.Aplicacións típicas en anti-recoñecemento.
1) Os láseres de semicondutores de fósforo de alta frecuencia de repetición de potencia continua e baixa e os láseres de fibra dopada con Er úsanse principalmente para a iluminación auxiliar para a vixilancia furtiva a longa distancia e apuntar á noite e suprimir as interferencias coas cámaras infravermellas de onda curta inimigas.Os láseres de semicondutores de fósforo de pulso curto de alta repetición e os láseres de fibra dopada con Er tamén son fontes de luz ideais para a interferencia de seguridade ocular do sistema de pulsos múltiples, radar de imaxe de dixitalización con láser e interferencia de engano de distancia do telémetro láser de seguridade ocular.
2) Os láseres de estado sólido baseados en OPO cunha baixa taxa de repetición pero cunha potencia máxima de megavatios ou incluso dez megavatios poden ser amplamente utilizados en radares de imaxe flash, observación nocturna de láser de longa distancia, danos do láser infravermello de onda curta e modo tradicional remoto ollos humanos Láser de seguridade que van.
3) O láser de vidro Er en miniatura é unha das direccións de máis rápido crecemento dos láseres infravermellos de onda curta nos últimos anos.Os niveis actuais de potencia e frecuencia de repetición pódense usar nos telémetros láser de seguridade ocular en miniatura.Co tempo, unha vez que a potencia máxima alcanza o nivel de megavatios, pódese usar para radares de imaxes con flash, observación de compuertas láser e danos láser en cámaras infravermellas de onda curta.
4) O láser Er:YAG bombeado con diodos que oculta o dispositivo de aviso láser é a dirección de desenvolvemento principal dos láseres infravermellos de onda curta de alta potencia.Ten un gran potencial de aplicación en flash lidar, observación de gating láser de longa distancia pola noite e danos láser.
Nos últimos anos, como os sistemas de armas teñen requisitos cada vez máis altos para a integración de sistemas optoelectrónicos, o equipo láser pequeno e lixeiro converteuse nunha tendencia inevitable no desenvolvemento de equipos láser.Láseres semicondutores, láseres de fibra e láseres en miniatura de pequeno tamaño, peso lixeiro e baixo consumo de enerxía. Os láseres de vidro Er convertéronse na dirección principal do desenvolvemento de láseres infravermellos de onda curta.En particular, os láseres de fibra cunha boa calidade de feixe teñen un gran potencial de aplicación na iluminación auxiliar nocturna, vixilancia e puntería furtiva, lidar de imaxes de dixitalización e interferencia de supresión de láser.Non obstante, a potencia/enerxía destes tres tipos de láseres pequenos e lixeiros é xeralmente baixa e só se pode usar para algunhas aplicacións de recoñecemento de curto alcance e non poden satisfacer as necesidades de recoñecemento de longo alcance e contrarecoñecemento.Polo tanto, o foco do desenvolvemento é aumentar a potencia/enerxía do láser.
Os láseres de estado sólido baseados en OPO teñen unha boa calidade de feixe e unha alta potencia de pico, e as súas vantaxes na observación de longa distancia, o radar de imaxe flash e os danos do láser aínda son moi evidentes, e a enerxía de saída do láser e a frecuencia de repetición do láser deberían aumentar aínda máis. .Para láseres Er:YAG bombeados con diodos, se a enerxía do pulso se incrementa mentres se comprime aínda máis o ancho do pulso, converterase na mellor alternativa aos láseres de estado sólido OPO.Ten vantaxes na observación de longa distancia, o radar de imaxe flash e o dano do láser.Gran potencial de aplicación.
Máis información sobre o produto, podes visitar o noso sitio web:
https://www.erbiumtechnology.com/
Correo electrónico:devin@erbiumtechnology.com
WhatsApp: +86-18113047438
Fax: +86-2887897578
Engadir: No.23, Chaoyang road, Xihe street, Longquanyi distrcit, Chengdu,610107, China.
Tempo de actualización: 02-mar-2022
