Pengetahuan Profesional

Pemakaian Laser Gentian Melaras Frekuensi Tunggal 1550nm

2021-09-01
Laser gentian frekuensi tunggal mempunyai sifat unik seperti lebar garis ultra sempit, frekuensi boleh laras, panjang koheren ultra panjang dan hingar ultra rendah. Teknologi FMCW pada radar gelombang mikro boleh digunakan untuk pengesanan koheren berketepatan ultra tinggi bagi sasaran jarak jauh ultra. Tukar konsep sedia ada pasaran bagi penderiaan gentian, lidar dan julat laser, dan teruskan melaksanakan revolusi dalam aplikasi laser hingga ke penghujungnya.

Aplikasi dalam penderiaan gentian optik:
Laser gentian lebar talian ultra sempit boleh digunakan pada sistem pengesan gentian teragih untuk mengesan, mencari dan mengelaskan sasaran sejauh 10 kilometer. Prinsip aplikasi asasnya ialah teknologi gelombang berterusan termodulat frekuensi (FMCW), yang boleh menyediakan perlindungan keselamatan penderia kos rendah yang diedarkan sepenuhnya untuk loji kuasa nuklear, saluran paip minyak/gas, pangkalan tentera dan sempadan pertahanan negara.
Dalam teknologi FMCW, frekuensi keluaran laser sentiasa berubah di sekitar frekuensi tengahnya, dan sebahagian daripada cahaya laser digandingkan ke dalam lengan rujukan dengan pemantulan tetap. Dalam sistem pengesanan koheren heterodyne, lengan rujukan bertindak sebagai ayunan tempatan Peranan LO (LO). Bertindak sebagai penderia ialah satu lagi gentian optik yang sangat panjang, sila lihat Rajah 2. Cahaya laser yang dipantulkan daripada gentian penderiaan dicampur dengan cahaya rujukan daripada pengayun tempatan untuk menghasilkan frekuensi rentak optik, yang sepadan dengan perbezaan kelewatan masa yang dimilikinya. berpengalaman. Maklumat jauh pada gentian penderiaan boleh diperolehi dengan mengukur frekuensi denyutan arus foto pada penganalisis spektrum. Pantulan teragih pada gentian penderiaan boleh menjadi serakan belakang Rayleigh yang paling mudah. Melalui teknologi pengesanan koheren ini, isyarat dengan sensitiviti serendah -100db boleh dikesan dengan mudah.
Pada masa yang sama, kerana isyarat rentak arus foto adalah berkadar dengan isyarat cahaya yang dipantulkan dan kuasa cahaya rujukan dari pengayun tempatan, dan lampu rujukan juga mempunyai fungsi menguatkan cahaya isyarat, teknologi penderiaan ini boleh mencapai arus lain Mana-mana teknologi penderiaan gentian optik tidak boleh mencapai ukuran dinamik ultra-jarak jauh. Faktor luaran yang mengganggu gentian penderiaan, seperti tekanan, suhu, bunyi dan getaran, secara langsung akan menjejaskan cahaya laser yang dipantulkan, dengan itu merealisasikan pengesanan persekitaran luaran ini.
Walau bagaimanapun, bagi mana-mana set sistem teknologi FMCW yang koheren, bahagian yang paling kritikal ialah memerlukan sumber cahaya dengan panjang koheren yang panjang untuk mencapai ketepatan spatial yang tinggi dan julat ukuran yang besar. Komunikasi perpustakaan optik memikirkan apa yang anda fikirkan, dan menyesuaikan pelbagai laser gentian garisan ultra-sempit untuk anda. Laser ini mendapat manfaat daripada teknologi Amerika Syarikat yang dipatenkan, frekuensinya adalah tunggal, dan panjang koheren boleh mencapai puluhan kilometer, yang merupakan sumber cahaya yang paling ideal dalam teknologi FMCW. Laser gentian yang dilengkapi dengan komunikasi perpustakaan optik mempunyai jarak penderiaan terpanjang melebihi 10 kilometer, manakala jarak pengesanan diod laser DFB di pasaran hanya beberapa ratus meter. Oleh kerana hanya satu laser dan pengesan foto boleh memantau perubahan bahagian penderiaan jarak jauh ultra, sistem penderiaan boleh menaik taraf piawaian keselamatan semasa pada kos yang sangat rendah, yang boleh digunakan secara meluas dalam pelbagai aplikasi. , bidang keselamatan tanah air dan ketenteraan jarak jauh.

Penunjuk laser dan julat ketenteraan:
Pada masa ini, platform bersepadu ISR (perisikan, pengawasan, peninjauan) ketenteraan biasanya dilengkapi dengan sistem pengimejan elektro-optik, yang secara amnya boleh imej pada jarak jauh dan mengesan pergerakan sasaran kecil dengan tepat, seperti kenderaan pelancar dan kereta kebal. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh kesan ketepatan rupa bumi sistem pengimejan, sistem secara amnya tidak dapat menghantar kedudukan tepat sasaran ke platform arahan ini untuk mengarahkan senjata ke sasaran. Malah, tentera sentiasa mempunyai permintaan yang besar untuk kos rendah, jarak jauh (beberapa ratus kilometer) dan petunjuk sasaran laser berketepatan ultra tinggi (kurang daripada 1 meter) dari segi sistem ISR. .
Pada masa ini, jarak pengukuran pengintip laser komersial am ialah 10-20 kilometer, yang dihadkan oleh julat dinamik dan kepekaan pengukurannya, dan tidak dapat memenuhi keperluan sistem ISR tentera. Pada masa ini, kebanyakan pencari jarak laser adalah berdasarkan prinsip pantulan domain masa optik laser berdenyut. Ia terdiri daripada pengesan foto pantas dan penganalisis mudah, yang secara langsung mengesan isyarat nadi cahaya yang dipantulkan daripada sasaran. Ketepatan pengukuran biasanya 1 -10 meter, yang dihadkan oleh lebar nadi laser (berbanding dengan nadi laser panjang 3-30nm). Semakin pendek nadi laser, semakin tinggi ketepatan pengukuran, dan lebar jalur pengukuran laser juga akan bertambah baik. Ini sudah pasti akan meningkatkan bunyi pengesanan, dengan itu mengurangkan jarak pengukuran dinamik. Memandangkan isyarat arus foto adalah berkadar linear dengan tenaga isyarat cahaya yang dipantulkan, bunyi yang dipertingkatkan ini mengehadkan sensitiviti isyarat pengesanan. Oleh sebab itu, jarak pengukuran terpanjang bagi pengintai laser tentera semasa ialah hanya 10-20 kilometer.
Berdasarkan prinsip teknologi FMCW, laser gentian lebar garis ultra-sempit 1550nm boleh digunakan secara meluas dalam petunjuk sasaran laser dan jarak laser untuk ratusan kilometer, supaya platform ISR boleh dibina pada kos yang sangat rendah. Satu set petunjuk/julat laser ultra jarak jauh terdiri daripada laser, kolimator dan penerima serta penganalisis isyarat. Kekerapan laser lebar garis sempit dimodulasi secara linear dan pantas. Maklumat jauh boleh diperolehi dengan mengukur lampu isyarat yang dipantulkan dari sasaran dan mencampurkan lampu rujukan untuk menghasilkan arus foto. Dalam sistem teknologi FMCW, lebar garisan atau panjang koheren laser menentukan jarak dan sensitiviti pengukuran. Lebar garisan laser gentian yang disediakan oleh Komunikasi Perpustakaan Optik adalah serendah 2Khz, iaitu 2-3 susunan magnitud lebih rendah daripada lebar garisan laser semikonduktor terbaik di dunia. Ciri penting ini boleh mencapai petunjuk laser dan pengukuran jarak ratusan kilometer, dan ketepatannya setinggi 1 meter atau kurang daripada 1 meter.
Penunjuk/alat ukuran laser yang diperbuat daripada laser gentian ini mempunyai banyak kelebihan berbanding kebanyakan alat penunjuk/pengukuran laser semasa berdasarkan laser berdenyut, termasuk jarak dinamik yang sangat panjang, kepekaan pengukuran yang sangat tinggi, dan selamat untuk mata manusia, saiz kecil, ringan, stabil dan kukuh, mudah dipasang, dsb.

Doppler Lidar:
Secara umumnya, sistem radar koheren memerlukan sumber cahaya laser berdenyut, dan untuk menjana isyarat heterodina atau homodyne untuk penderiaan Doppler, laser ini juga mesti berfungsi pada satu frekuensi. Walau bagaimanapun, secara tradisinya, laser sedemikian biasanya terdiri daripada tiga bahagian: sub-laser, laser utama, dan kawalan litar yang rumit. Antaranya, sub-laser ialah pengayun laser berdenyut kuasa tinggi, laser utama adalah laser berterusan berkuasa rendah tetapi sangat stabil, dan bahagian kawalan elektronik digunakan terutamanya untuk mengawal dan mengekalkan ayunan frekuensi tunggal sub-laser. . Tidak dinafikan bahawa laser berdenyut frekuensi tunggal tradisional ini terlalu besar, dan menghadapi cabaran besar dalam ketahanan dan keteguhan, dan tidak boleh ditingkatkan kerana ia memerlukan penentukuran yang kerap dan menyusahkan komponen optik diskret sensitif. Pada masa yang sama, ia mesti dipadankan bahawa isyarat benih dari laser utama boleh digandingkan dengan lancar ke dalam sub-laser.
Laser gentian berdenyut frekuensi tunggal, semua gentian Q-suis boleh memenuhi sistem lidar Doppler yang sangat kuat dan padat. Laser novel ini boleh berfungsi bersendirian dengan pengayun tempatan, ia juga boleh dikunci frekuensi untuk operasi nadi, dan ia juga boleh digunakan sebagai sumber benih untuk suntikan laser melalui pengayun tempatan. Anjakan frekuensi Doppler yang dipantulkan boleh dibaca dengan mudah dengan memeriksa arus foto yang dihasilkan oleh pencampuran lampu rujukan dan lampu isyarat. Laser gentian gelombang berterusan Komunikasi Perpustakaan Optik ialah laser sumber benih ideal anda. Ia mempunyai tahap keserasian yang tinggi dengan laser gentian berdenyut semua gentian kami. Semua peranti optoelektronik disepadukan dalam kotak kecil dan ringan, yang sangat sesuai untuk kerja lapangan. Oleh kerana struktur pandu gelombang semulajadi gentian, laser gentian tidak memerlukan penjajaran dan pelarasan optik sama sekali. Pada masa yang sama, melainkan melalui penukaran frekuensi tak linear yang kompleks, laser keadaan pepejal kristal semasa secara amnya tidak dapat secara langsung mengeluarkan panjang gelombang 1550nm yang selamat untuk mata manusia. Ini menjadikan laser gentian dop erbium kami lebih menarik dan dengan itu menjadi salah satu sumber cahaya terbaik untuk lidar.