A rövidhullámú infravörös lézerek különböző generációs mechanizmusai szerint háromféle rövidhullámú infravörös lézer létezik, nevezetesen a félvezető lézerek, a szálas lézerek és a szilárdtestlézerek.Ezek közül a szilárdtestlézerek optikai nemlineáris hullámhossz-konverzión alapuló szilárdtestlézerekre és olyan szilárdtestlézerekre oszthatók, amelyek lézeres munkaanyagokból közvetlenül generálnak rövidhullámú infravörös lézereket.
A félvezető lézerek lézeres munkaanyagként félvezető anyagokat használnak, és a kimenő lézer hullámhosszát a félvezető anyagok sávszélessége határozza meg.Az anyagtudomány fejlődésével a félvezető anyagok energiasávjai a lézer hullámhosszainak szélesebb tartományához szabhatók az energiasávok tervezésével.Ezért a félvezető lézerekkel több rövidhullámú infravörös lézer hullámhossz érhető el.
A rövidhullámú infravörös félvezető lézerek tipikus lézeres munkaanyaga a foszforanyag.Például egy 95 μm apertúrájú indium-foszfid félvezető lézer 1,55 μm és 1,625 μm kimeneti lézerhullámhosszal rendelkezik, a teljesítmény pedig elérte az 1,5 W-ot.
A szálas lézer ritkaföldfémekkel adalékolt üvegszálat használ lézerközegként és félvezető lézert pumpaforrásként.Kiváló tulajdonságokkal rendelkezik, például alacsony küszöbértékkel, magas átalakítási hatékonysággal, jó kimeneti sugárminőséggel, egyszerű szerkezettel és nagy megbízhatósággal.A ritkaföldfém-ionsugárzás széles spektrumát is kihasználva hangolható szálas lézert hoz létre szelektív optikai elemek, például rácsok hozzáadásával a lézerrezonátorba.A szálas lézerek a lézertechnológia fejlődésének fontos irányvonalává váltak.
1.Szilárdtest lézer
A rövidhullámú infravörös lézereket közvetlenül generáló szilárdtest lézeres erősítő közegek főként Er: YAG kristályok és kerámiák, valamint Er-adalékolt üveg.Az Er:YAG kristályon és kerámián alapuló szilárdtest-lézer közvetlenül 1,645 μm-es rövidhullámú infravörös lézert képes kibocsátani, ami az elmúlt évek rövidhullámú infralézer-kutatásának forró pontja [3-5].Jelenleg az elektro-optikai vagy akuszto-optikai Q-kapcsolást alkalmazó Er: YAG lézerek impulzusenergiája elérte a néhány-tíz mJ-t, az impulzusszélesség tíz ns, az ismétlési frekvencia pedig több tíz-ezer Hz-es.Ha egy 1,532 μm-es félvezető lézert használnak pumpaforrásként, annak nagy előnye lesz a lézeres aktív felderítés és a lézeres ellenintézkedések terén, különösen a tipikus lézeres figyelmeztető eszközökön kifejtett lopakodó hatása.
Az Er üveglézer kompakt felépítésű, alacsony költségű, könnyű súlyú, és Q-kapcsolós működést is képes megvalósítani.Ez az előnyben részesített fényforrás a rövidhullámú infravörös lézer aktív detektálásához.Az Er üveganyagok négy hiányossága miatt azonban: Először is, az abszorpciós spektrum központi hullámhossza 940 nm vagy 976 nm, ami megnehezíti a lámpa pumpálását;Másodszor, az Er üveganyagok előkészítése nehéz, és nem könnyű nagy méreteket készíteni;Harmadszor, Er üveg Az anyag termikus tulajdonságai rosszak, és nem könnyű elérni az ismétlődő frekvenciájú működést hosszú ideig, nem beszélve a folyamatos működésről;negyedszer, nincs megfelelő Q-kapcsoló anyag.Bár az Er üvegre épülő rövidhullámú infralézer kutatása mindig is felkeltette az emberek figyelmét, a fenti négy ok miatt egyetlen termék sem jelent meg.1990-ig, a 940 nm és 980 nm hullámhosszú félvezető lézerrudak megjelenésével, valamint a telített abszorpciós anyagok megjelenésével, mint például a Co2+:MgAl2O4 (kobalttal adalékolt magnézium-aluminát), a szivattyúforrás és a Q-switch két fő szűk keresztmetszete. eltörtek.Az üveglézerekkel kapcsolatos kutatások gyorsan fejlődtek.Különösen az elmúlt években a hazám miniatűr Er üveg lézermodulja, amely félvezető szivattyúforrást, Er üveget és rezonáns üreget integrál, súlya nem haladja meg a 10 g-ot, és kis tételes gyártási kapacitása 50 kW csúcsteljesítményű modulok.Az Er üveg anyagának gyenge hőteljesítménye miatt azonban a lézermodul ismétlési gyakorisága még mindig viszonylag alacsony.Az 50 kW-os modul lézerfrekvenciája mindössze 5 Hz, a 20 kW-os modul maximális lézerfrekvenciája pedig 10 Hz, amely csak alacsony frekvenciás alkalmazásokban használható.
Az Nd:YAG impulzuslézer 1,064 μm-es lézerkimenetének csúcsteljesítménye akár megawatt is lehet.Amikor egy ilyen erős koherens fény áthalad néhány speciális anyagon, annak fotonjai rugalmatlanul szétszóródnak az anyag molekuláin, azaz a fotonok elnyelődnek és viszonylag alacsony frekvenciájú fotonokat állítanak elő.Kétféle anyag képes elérni ezt a frekvenciakonverziós hatást: az egyik a nemlineáris kristályok, mint például a KTP, LiNbO3 stb.;a másik nagynyomású gáz, például H2.Helyezze őket az optikai rezonancia üregébe, hogy optikai parametrikus oszcillátort (OPO) hozzon létre.
A nagynyomású gázon alapuló OPO általában egy stimulált Raman-szórás fényparaméteres oszcillátorra utal.A szivattyú fénye részben elnyelődik, és alacsony frekvenciájú fényhullámot generál.Az érett Raman-lézer 1,064 μm-es lézert használ a nagynyomású H2 gáz szivattyúzására, így 1,54 μm-es rövidhullámú infravörös lézert kap.
1. KÉP
A rövidhullámú infravörös GV rendszer tipikus alkalmazása a nagy távolságú éjszakai képalkotás.A lézeres megvilágítónak rövid impulzusú, rövidhullámú infravörös lézernek kell lennie nagy csúcsteljesítménnyel, és ismétlési frekvenciájának meg kell egyeznie a stroboszkópos kamera képfrekvenciájával.A rövidhullámú infravörös lézerek hazai és külföldi jelenlegi állása szerint a diódapumpás Er: YAG lézerek és az OPO-alapú 1,57 μm-es szilárdtestlézerek a legjobb választás.A miniatűr Er üveglézer ismétlési frekvenciáját és csúcsteljesítményét még javítani kell.3.Rövidhullámú infravörös lézer alkalmazása fotoelektromos anti-felderítésben
A rövidhullámú infravörös lézeres anti-felderítés lényege, hogy az ellenség rövidhullámú infrasávban dolgozó optoelektronikai felderítő berendezéseit rövidhullámú infravörös lézersugárral besugározzák, így az téves célinformációt kaphat, vagy nem tud normálisan működni, ill. az érzékelő sérült.Két tipikus rövidhullámú infravörös lézeres felderítés elleni módszer létezik, nevezetesen az emberi szem számára biztonságos lézeres távolságmérő távolságmegtévesztése és a rövidhullámú infravörös kamera károsodásának elnyomása.
1.1 Távolságtévesztő interferencia az emberi szem biztonsági lézeres távolságmérőjébe
Az impulzusos lézeres távolságmérő a célpont és a célpont közötti távolságot az indítópont és a célpont között oda-vissza haladó lézerimpulzus időintervallumával alakítja át.Ha a távolságmérő detektor más lézerimpulzusokat kap, mielőtt a célpont visszavert visszhangja elérné az indítási pontot, akkor leállítja az időzítést, és a konvertált távolság nem a cél tényleges távolsága, hanem kisebb, mint a cél tényleges távolsága.Hamis távolság, amely eléri a távolságmérő távolságának megtévesztését.A szembiztos lézeres távolságmérők esetében az azonos hullámhosszú, rövidhullámú infravörös impulzuslézerek használhatók távolságcsalási interferencia megvalósítására.
A távolságmérő távolságcsalási interferenciáját megvalósító lézer a céltárgy diffúz visszaverődését szimulálja a lézerre, így a lézer csúcsteljesítménye nagyon alacsony, de az alábbi két feltételnek teljesülnie kell:
1) A lézer hullámhosszának meg kell egyeznie a zavart távolságmérő működési hullámhosszával.A távolságmérő detektor elé egy interferenciaszűrőt szereltek fel, és a sávszélesség nagyon szűk.Az üzemi hullámhossztól eltérő hullámhosszú lézerek nem érhetik el a detektor fényérzékeny felületét.Még a hasonló hullámhosszú 1,54 μm-es és 1,57 μm-es lézerek sem zavarhatják egymást.
2) A lézer ismétlési frekvenciájának elég magasnak kell lennie.A távolságmérő detektor a fényérzékeny felületét elérő lézerjelre csak akkor reagál, ha a távolságot mérik.A hatékony interferencia eléréséhez az interferenciaimpulzusnak legalább 2-3 impulzust be kell préselnie a távolságmérő hullámkapujába.A jelenleg elérhető hatótávolság μs nagyságrendű, tehát a zavaró lézernek nagy ismétlési frekvenciával kell rendelkeznie.Példaként 3 km-es céltávolságot véve a lézer egyszeri oda-vissza mozgásához szükséges idő 20 μs.Ha legalább 2 impulzust ír be, a lézer ismétlési frekvenciájának el kell érnie az 50 kHz-et.Ha a lézeres távolságmérő minimális hatótávolsága 300 m, akkor a zavaró ismétlési frekvenciája nem lehet kisebb 500 kHz-nél.Csak a félvezető lézerek és a szálas lézerek képesek ilyen magas ismétlési arányt elérni.
1.2 Interferenciák elnyomása és a rövidhullámú infravörös kamerák károsodása
A rövidhullámú infravörös képalkotó rendszer központi elemeként a rövidhullámú infravörös kamera InGaAs fókuszsík detektorának válaszoptikai teljesítményének korlátozott dinamikus tartományával rendelkezik.Ha a beeső optikai teljesítmény meghaladja a dinamikatartomány felső határát, telítettség lép fel, és a detektor nem tud normál képalkotást végezni.Nagyobb teljesítmény A lézer maradandó károsodást okoz az érzékelőben.
A folyamatos és kis csúcsteljesítményű félvezető lézerek és a nagy ismétlési frekvenciájú szálas lézerek alkalmasak a rövidhullámú infravörös kamerák folyamatos interferenciájának elnyomására.Folyamatosan sugározza be a rövidhullámú infravörös kamerát lézerrel.Az optikai lencse nagy nagyítású kondenzáló hatása miatt az InGaAs fókuszsíkon a lézerszórt folt által elért terület erősen telített, ezért nem lehet normálisan leképezni.A képalkotó teljesítmény csak a lézeres besugárzás egy időre történő leállítása után térhet vissza fokozatosan a normál értékre.
A látható és közeli infravörös sávban működő lézeres aktív ellenintézkedési termékek sokéves kutatása és fejlesztése, valamint a többszörös térkárosodás hatékonysági tesztjei szerint csak a megawatt vagy annál nagyobb csúcsteljesítményű, rövid impulzusú lézerek okozhatnak visszafordíthatatlan károsodást a tévében. kamerák kilométeres távolságban.kár.Függetlenül attól, hogy a károsodási hatás elérhető-e, a lézer csúcsteljesítménye a kulcs.Mindaddig, amíg a csúcsteljesítmény magasabb, mint az érzékelő károsodási küszöbértéke, egyetlen impulzus károsíthatja az érzékelőt.A lézer tervezési nehézségei, a hőelvezetés és az energiafogyasztás szempontjából a lézer ismétlési frekvenciájának nem feltétlenül kell elérnie a kamera képfrekvenciáját, vagy még magasabbat, és a 10 Hz-től 20 Hz-ig terjedő tartomány megfelel a tényleges harci alkalmazásoknak.Természetesen a rövidhullámú infravörös kamerák sem kivételek.
Az InGaAs fókuszsík detektorok közé tartoznak az InGaAs/InP elektronmigrációs fotokatódokon és a később kifejlesztett CMOS-en alapuló elektronbombázásos CCD-k.Telítettségük és károsodási küszöbük megegyezik a Si-alapú CCD/CMOS-ekéval, de InGaAs/InP alapú detektorokat még nem sikerült beszerezni.A CCD/COMS telítettségi és sérülési küszöbértékei.
A rövidhullámú infravörös lézerek hazai és külföldi jelenlegi állása szerint az 1,57 μm-es ismétlődő frekvenciájú, OPO-n alapuló félvezető lézer még mindig a legjobb választás a CCD/COMS lézeres károsodására.Magas atmoszférikus behatolási teljesítménye és nagy csúcsteljesítményű rövid impulzusú lézer A fénypont-lefedettség és az egyimpulzusos effektív jellemzők nyilvánvalóak a rövidhullámú infravörös kamerákkal felszerelt távolsági optoelektronikai rendszer lágy ölő erejével.
2. Következtetés
Az 1,1 μm és 1,7 μm közötti hullámhosszú rövidhullámú infravörös lézerek magas légköri áteresztőképességgel rendelkeznek, és erősen képesek áthatolni a párát, esőt, havat, füstöt, homokot és port.Láthatatlan a hagyományos, gyenge megvilágítású éjjellátó berendezések számára.Az 1,4 μm és 1,6 μm közötti sávban lévő lézer biztonságos az emberi szem számára, és olyan jellegzetes tulajdonságokkal rendelkezik, mint például egy kiforrott detektor, amely ebben a tartományban a legnagyobb válaszhullámhosszú, és a lézeres katonai alkalmazások fontos fejlesztési irányává vált.
Ez a cikk négy tipikus rövidhullámú infravörös lézer műszaki jellemzőit és állapotát elemzi, beleértve a foszfor félvezető lézereket, az Er-adalékolt szálas lézereket, az Er-adalékolt szilárdtestlézereket és az OPO-alapú szilárdtestlézereket, és összefoglalja a felhasználást. ezek közül a rövidhullámú infravörös lézerek közül a fotoelektromos aktív felderítésben.Tipikus alkalmazások a felderítés elleni küzdelemben.
1) A folyamatos és alacsony csúcsteljesítményű, nagy ismétlési frekvenciájú foszfor félvezető lézereket és az Er-adalékolt szálas lézereket főként kiegészítő világításra használják nagy távolságú lopakodó megfigyeléshez, éjszakai célzáshoz és az ellenséges rövidhullámú infravörös kamerák zavarásának elnyomására.A nagy ismétlődésű, rövid impulzusú foszfor félvezető lézerek és az Er-adalékolt szálas lézerek ideális fényforrások a többimpulzusos rendszerű szembiztonsági távolság-meghatározáshoz, a lézeres pásztázó képalkotó radarokhoz és a szembiztonsági lézeres távolságmérő távolságmegtévesztéshez.
2) Az alacsony ismétlési arányú, de megawatt vagy akár tíz megawatt csúcsteljesítményű, OPO-alapú szilárdtestlézerek széles körben alkalmazhatók a vaku képalkotó radarban, a nagy távolságú lézeres kapuzás éjszakai megfigyelésében, a rövidhullámú infravörös lézer károsodásában, ill. hagyományos mód távoli emberi szem Biztonsági lézeres távolságmérés.
3) A miniatűr Er üveglézer a rövidhullámú infravörös lézerek egyik leggyorsabban növekvő iránya az elmúlt években.Az aktuális teljesítmény és ismétlési frekvencia szintek használhatók miniatűr szembiztonsági lézeres távolságmérőkben.Idővel, ha a csúcsteljesítmény eléri a megawatt szintet, felhasználható vaku-radarra, lézeres kapuzás megfigyelésére és rövidhullámú infravörös kamerák lézeres sérülésére.
4) A lézeres figyelmeztető eszközt elrejtő, diódával pumpált Er:YAG lézer a nagy teljesítményű rövidhullámú infralézerek fő fejlesztési iránya.Nagy alkalmazási potenciállal rendelkezik a flash lidar, a nagy távolságú lézeres kapuzás éjszakai megfigyelésében és a lézeres sérülésekben.
Az utóbbi években, mivel a fegyverrendszerek egyre magasabb követelményeket támasztanak az optoelektronikai rendszerek integrációjával szemben, a kisméretű és könnyű lézerberendezések elkerülhetetlen irányzattá váltak a lézeres berendezések fejlesztésében.A félvezető lézerek, a szálas lézerek és a kis méretű, könnyű súlyú és alacsony fogyasztású miniatűr lézerek Az Er üveglézerek a rövidhullámú infravörös lézerek fejlesztésének fő irányvonalává váltak.A jó sugárminőségű szálas lézerek különösen nagy alkalmazási potenciállal rendelkeznek az éjszakai kiegészítő világítás, a lopakodó megfigyelés és a célzás, a képalkotó lidar letapogatása és a lézerelnyomó interferencia területén.Ennek a három típusú kisméretű és könnyű lézernek a teljesítménye/energiája azonban általában alacsony, és csak bizonyos rövid hatótávolságú felderítési alkalmazásokhoz használhatók, és nem tudják kielégíteni a nagy hatótávolságú felderítés és az ellenfelderítés igényeit.Ezért a fejlesztés fókuszában a lézerteljesítmény/energia növelése áll.
Az OPO-alapú szilárdtestlézerek jó sugárminőséggel és nagy csúcsteljesítménnyel rendelkeznek, és előnyeik a távolsági kapuzott megfigyelés, a vaku radar és a lézersérülés terén továbbra is nyilvánvalóak, és a lézerkimeneti energiát és a lézer ismétlési frekvenciáját tovább kell növelni. .A diódapumpás Er:YAG lézereknél, ha az impulzusenergiát növelik, miközben az impulzusszélességet tovább tömörítik, ez lesz a legjobb alternatíva az OPO szilárdtestlézerekhez.Előnyei vannak a nagy távolságú, kapuzott megfigyelésben, a vaku radarban és a lézersérülésben.Nagy alkalmazási lehetőség.
További termékinformációkért látogassa meg weboldalunkat:
https://www.erbiumtechnology.com/
Email:devin@erbiumtechnology.com
WhatsApp: +86-18113047438
Fax: +86-2887897578
Hozzáadás: No.23, Chaoyang út, Xihe utca, Longquanyi kerület, Chengdu, 610107, Kína.
Frissítés időpontja: 2022. március 02
