Sicondu u differente miccanisimu di generazione di lasers infrared à onda corta, ci sò trè tippi di laser infrared à onda corta, vale à dì laser semiconductor, laser fibre è laser solid-state.Frà elli, i laser di u statu solidu pò esse divisu in i laser di u statu solidu basatu nantu à a cunversione di lunghezza d'onda ottica non-linear è i laser di u statu solidu chì generanu direttamente laser à infrarossi à onda corta da materiali di travagliu laser.
I laser semiconduttori utilizanu materiali semiconduttori cum'è materiali di travagliu laser, è a lunghezza d'onda di u laser di output hè determinata da a banda gap di i materiali semiconduttori.Cù u sviluppu di a scienza di i materiali, e bande d'energia di materiali semiconduttori ponu esse adattate à una gamma più larga di lunghezze d'onda laser per mezu di l'ingegneria di bande di energia.Dunque, parechje lunghezze d'onda di laser infrarossi à onda corta pò esse ottenute cù laser semiconductor.
U materiale tipicu di travagliu laser di u laser semiconductor infrarossu à onda corta hè materiale fosforu.Per esempiu, un laser semiconductor di fosfuru d'indiu cù una dimensione di apertura di 95 μm hà lunghezze d'onda laser di output di 1.55 μm è 1.625 μm, è a putenza hà righjuntu 1.5 W.
U laser in fibra usa fibra di vetru dopata di terra rara cum'è u mediu laser è u laser semiconductor cum'è a fonte di pompa.Havi caratteristiche eccellenti cum'è soglia bassa, alta efficienza di cunversione, bona qualità di fasciu di output, struttura simplice è alta affidabilità.Puderà ancu prufittà di u largu spettru di radiazione di ioni di terra rara per furmà un laser di fibra sintonizzabile aghjustendu elementi ottichi selettivi cum'è griglie in u resonatore laser.Laser in fibra sò diventati una direzzione impurtante in u sviluppu di a tecnulugia laser.
1.Solid-state laser
I media di guadagnu di u laser solidu chì ponu generà direttamente lasers infrared à onda curta sò principalmente Er: cristalli YAG è ceramiche, è vetru Er-doped.U laser solid-state basatu nantu Er: YAG cristallu è ceramica pò direttamente produzzione 1.645μm laser à infrarossi d'onda corta, chì hè un puntu caldu in a ricerca di laser infrared à onda corta in l'ultimi anni [3-5].Attualmente, l'energia di l'impulsu di Er: YAG laser chì utilizanu Q-switching elettro-otticu o acusto-otticu hà righjuntu uni pochi à decine di mJ, una larghezza di impulsu di decine di ns, è una frequenza di ripetizione di decine à millaie di Hz.Sè un laser semiconductor 1.532 μm hè usata cum'è a surgente di pompa, Ci hà da avè grandi vantaghji in u campu di ricunniscenza attiva laser è countermeasures laser, soprattuttu u so effettu stealth nant'à i dispusitivi di avvirtimentu laser tipica.
Er laser di vetru hà struttura compatta, low cost, pisu ligeru, è pò rializà u funziunamentu Q-switched.Hè a fonte di luce preferita per a rilevazione attiva di laser infrared à onda corta.Tuttavia, a causa di i quattru shortcomings di materiali vetru Er: Prima, a lunghezza d'onda cintrali di u spettru absorption hè 940 nm o 976 nm, chì rende lamp pumping difficiuli à ghjunghje sin'à;Siconda, a preparazione di materiali di vetru Er hè difficiule è ùn hè micca fàciule per fà grandi dimensioni;Terzu, Er vetru U materiale hà pruprietà termale poviru, è ùn hè micca fàciule à ottene u funziunamentu di freccia ripetitive per un longu tempu, chì solu u funziunamentu cuntinuu;quartu, ùn ci hè micca materiale adattatu Q-switching.Ancu s'è a ricerca di laser infrarouge cortu-onde basatu nantu Er vetru hà sempre attrattu l'attenzione di a ghjente, per via di i quattru mutivi sopra, ùn hè micca esce un pruduttu.Finu à u 1990, cù l'emergenza di barre laser semiconduttori cù lunghezze d'onda di 940 nm è 980 nm, è l'emergenza di materiali di assorbimentu saturatu cum'è Co2 +: MgAl2O4 (aluminate di magnesiu drogatu di cobalto), i dui colli di bottiglia maiò di a fonte di pompa è Q-switching. sò stati rotti.A ricerca nantu à i laser di vetru hà sviluppatu rapidamente.Soprattuttu in l 'ùrtimi anni, u mo paese miniature Er modulu laser vetru, chì integra surghjente pompa semiconductor, Er vetru è cavità resonant, ùn pesa micca più cà 10 g, è hà una piccula capacità di pruduzzioni batch di 50 kW moduli putenza piccu.Tuttavia, a causa di u poviru rendimentu termale di materiale di vetru Er, a frequenza di ripetizione di u modulu laser hè sempre relativamente bassu.A freccia laser di u modulu 50 kW hè solu 5 Hz, è a freccia laser massima di u modulu 20 kW hè 10 Hz, chì pò esse usata solu in applicazioni di freccia bassa.
L'output laser 1.064 μm da u laser pulsatu Nd:YAG hà una putenza di piccu finu à megawatts.Quandu una luce coherente cusì forte passa per certi materiali spiciali, i so fotoni sò spargugliati inelasticamente nantu à e molécule di u materiale, vale à dì, i fotoni sò assorbiti è pruduciutu fotoni relativamente à bassa frequenza.Ci hè dui tipi di sustanzi chì ponu ghjunghje stu effettu di cunversione di freccia: unu hè cristalli non lineari, cum'è KTP, LiNbO3, etc.;l'altru hè u gasu d'alta pressione cum'è H2.Poneli in a cavità risonante otticu per furmà un oscillatore parametricu otticu (OPO).
L'OPO basatu annantu à u gasu d'alta pressione si riferisce generalmente à un oscillatore parametricu di luce Raman stimulatu.A luce di a pompa hè parzialmente assorbita è genera una onda luminosa di bassa frequenza.U laser Raman maturu usa un laser 1.064 μm per pompà gas H2 à alta pressione per ottene un laser infrarossu à onda corta di 1.54 μm.
FIGURA 1
L'applicazione tipica di u sistema GV infrared d'onda corta hè l'imaghjini di longa distanza di notte.L'illuminatore laser deve esse un laser à infrarossi d'onda corta à impulsi brevi cù una putenza di punta alta, è a so frequenza di ripetizione deve esse coherente cù a frequenza di quadru di a camera strobed.Sicondu u statutu attuale di lasers infrared à onda corta in casa è in l'esteru, Er: laser YAG è OPO-based 1.57 μm laser solid-state sò i megliu scelte.A freccia di ripetizione è a putenza piccu di u laser di vetru miniatura Er hè sempre bisognu di migliurà.3.Applicazione di laser à infrarossi à onda corta in anti-reconnaissance fotoelettrica
L'essenza di l'anti-reconnaissance laser à infrarossi d'onda corta hè di irradià l'equipaggiu di ricunniscenza optoelettronica di l'inimicu chì travaglia in a banda infrarossa d'onda corta cù raggi laser infrarossi d'onda corta, in modu chì pò ottene infurmazione di destinazione sbagliata o ùn pò micca travaglià nurmale, o ancu. u detector hè dannatu.Ci sò dui metudi tipici di anti-reconnaissance laser à infrarossi d'onda corta, vale à dì l'interferenza di l'ingannimentu di distanza à u telemetro laser di l'ochju umanu è u danni di suppressione à a camera infrarossa à onda corta.
1.1 Interferenza di l'ingannimentu di distanza à u telemetro laser di sicurezza di l'ochju umanu
U telemetro laser pulsatu cunverte a distanza trà u mira è u mira da l'intervallu di tempu di l'impulsu laser andendu avanti è avanti trà u puntu di lanciamentu è u mira.Se u detector di telemetro riceve altri impulsi laser prima chì u segnu di l'eco riflessu di u mira righjunghji u puntu di lanciamentu, fermarà u timing, è a distanza cunvertita ùn hè micca a distanza attuale di u mira, ma più chjuca di a distanza attuale di u mira.Falsa distanza, chì ghjunghje u scopu di ingannà a distanza di u telemetru.Per i telemetri laser sicuri per l'ochji, i laser à impulsi infrarossi à onda corta di a stessa lunghezza d'onda ponu esse utilizati per implementà l'interferenza di l'ingannimentu di distanza.
U laser chì implementa l'interferenza di l'ingannimentu di distanza di u telemetro simula a riflessione diffusa di u mira à u laser, cusì a putenza di punta di laser hè assai bassu, ma i seguenti dui cundizioni deve esse cumpletu:
1) A lunghezza d'onda laser deve esse uguale à a lunghezza d'onda di travagliu di u telemetro interferitu.Un filtru di interferenza hè stallatu davanti à u detector di telemetro, è a larghezza di banda hè assai stretta.I laser cù lunghezze d'onda diverse da a lunghezza d'onda di travagliu ùn ponu micca ghjunghje à a superficia fotosensibile di u detector.Ancu i laser 1,54 μm è 1,57 μm cù lunghezze d'onda simili ùn ponu micca interferiscenu l'un l'altru.
2) A frequenza di ripetizione laser deve esse abbastanza alta.U detector di telemetro risponde à u signale laser chì ghjunghje à a so superficia fotosensibile solu quandu a distanza hè misurata.Per ottene una interferenza efficace, l'impulsu d'interferenza deve almenu stringhje in a porta d'onda di telemetro da 2 à 3 impulsi.A porta di gamma chì pò esse ottenuta à u mumentu hè di l'ordine di μs, cusì u laser interferente deve avè una frequenza di ripetizione alta.Pigliendu una distanza di destinazione di 3 km per esempiu, u tempu necessariu per u laser per andà in avanti è torna una volta hè 20 μs.Se almenu 2 impulsi sò inseriti, a frequenza di ripetizione laser deve ghjunghje à 50 kHz.Se a distanza minima di u telemetro laser hè 300 m, a frequenza di ripetizione di u jammer ùn pò esse più bassa di 500 kHz.Solu i laser di semiconductor è i laser di fibra ponu ottene un tassu di ripetizione cusì altu.
1.2 Interferenza suppressiva è dannu à e camere infrarossi à onda corta
Cum'è u cumpunente core di u sistema di imaging infrared à onda corta, a camera infrared à onda corta hà una gamma dinamica limitata di putenza ottica di risposta di u so detector di pianu focale InGaAs.Se a putenza ottica incidente supera u limitu superiore di a gamma dinamica, a saturazione accade, è u detector ùn pò micca fà l'imaghjini normale.A putenza più alta U laser causarà danni permanenti à u detector.
I laser di semiconductor cuntinuu è di bassa potenza di punta è laser di fibra cù alta frequenza di ripetizione sò adattati per l'interferenza di suppressione cuntinuu di e camere infrarossi à onda corta.Irradiate continuamente a camera infrared à onda corta cù un laser.A causa di l'effettu di condensazione di grande ingrandimentu di a lente ottica, l'area righjunta da u spot diffusou laser nantu à u pianu focale InGaAs hè severamente saturata, è per quessa ùn pò micca esse imagine normalmente.Solu dopu chì l'irradiazione laser hè fermata per un periudu di tempu, u rendiment di l'imaghjini pò torna gradualmente à a normale.
Sicondu i risultati di parechji anni di ricerca è sviluppu di i prudutti di contramisura attivi laser in i bandi visibili è infrarossi vicinu è e teste multiple d'efficacità di danni à u campu, solu i laser à impulsi cortu cù una putenza massima di megawatts è sopra ponu causà danni irreversibili à TV. camere à una distanza di chilometri.danni.Sia l'effettu di dannu pò esse rializatu, a putenza massima di u laser hè a chjave.Sempre chì a putenza massima hè più altu ch'è u sogliu di dannu di u detector, un unicu impulsu pò dannà u detector.Da a perspettiva di a difficultà di cuncepimentu laser, dissipazione di calore è cunsumu di energia, a frequenza di ripetizione di u laser ùn deve micca necessariamente ghjunghje à a freccia di fotogramma di a camera o ancu più altu, è 10 Hz à 20 Hz ponu scuntrà applicazioni di cumbattimentu attuale.Naturalmente, e camere infrared d'onda corta ùn sò micca eccezzioni.
I rilevatori di u pianu focale InGaAs includenu CCD di bombardamentu elettronicu basati in fotocatodi di migrazione di elettroni InGaAs / InP è CMOS sviluppati dopu.I so soglia di saturazione è dannu sò in u listessu ordine di grandezza cum'è CCD / CMOS basatu in Si, ma i detettori basati in InGaAs / InP ùn sò micca stati ottenuti.Dati di soglia di saturazione è danni di CCD / COMS.
Sicondu u statutu attuale di i laser infrarossi d'onda corta in casa è in l'esteru, u laser à stati solidi di frequenza ripetitiva di 1,57 μm basatu in OPO hè sempre a megliu scelta per danni laser à CCD / COMS.U so altu rendimentu di penetrazione atmosferica è u laser di impulsu curtu di potenza massima elevata A copertura di u spot di luce è e caratteristiche efficaci di un impulsu unicu sò evidenti per u putere di uccisione dolce di u sistema optoelettronicu di longa distanza equipatu di camere infrarossi à onda corta.
2 .Conclusioni
I laser infrarossi à onda corta cù lunghezze d'onda trà 1,1 μm è 1,7 μm anu una elevata trasmittanza atmosferica è una forte capacità di penetrà a nebbia, a pioggia, a neve, u fumu, a sabbia è a polvera.Hè invisibili à l'equipaggiu tradiziunale di visione notturna di poca luce.U laser in a banda da 1,4 μm à 1,6 μm hè sicuru per l'ochju umanu, è hà caratteristiche distintive cum'è un detector maturu cù una lunghezza d'onda di risposta di punta in questa gamma, è hè diventatu una direzzione di sviluppu impurtante per l'applicazioni militari laser.
Stu documentu analizeghja e caratteristiche tecniche è u statu quo di quattru tipi di laser à infrarossi d'onda corta, cumpresi i laser semiconductor di fosforu, i laser di fibra dopata Er, i laser di stati solidi dopati di Er, è i laser di stati solidi basati in OPO, è riassume l'usu. di sti laser infrarossi à onda corta in ricunniscenza attiva fotoelettrica.Applicazioni tipiche in anti-reconnaissance.
1) I laser semiconductor di fosforu di frequenza alta di ripetizione è i laser di fibra Er-doped sò principarmenti utilizati per l'illuminazione ausiliaria per a sorveglianza furtiva à longa distanza è mira à a notte è suppressione l'interferenza à e camere infrarossi nemiche à onda corta.Laser à semiconductor di fosforu à impulsu cortu di alta ripetizione è laser in fibra Er-doped sò ancu fonti di luce ideali per u sistema multi-pulse di sicurezza di l'ochju, u radar d'imaghjini di scansione laser è l'interferenza di l'ingannimentu di distanza di distanza di distanza.
2) I laser à stati solidi basati in OPO cù una freccia di ripetizione bassa, ma cù una putenza massima di megawatt o ancu dece megawatt ponu esse largamente utilizati in radar d'imaghjini flash, osservazione di gating laser à longa distanza di notte, danni laser infrarossi à onda corta è modu tradiziunale ochji umani remoti Sicurezza laser chì varieghja.
3) U laser miniatura di vetru Er hè unu di i direzzione più veloce crescente di lasers infrared d'onda cortu in l'ultimi anni.A putenza attuale è i livelli di frequenza di ripetizione ponu esse aduprati in telemetri laser di sicurezza di l'ochji in miniatura.In u tempu, una volta chì a putenza piccu righjunghji u livellu di megawatt, pò esse aduprata per u radar d'imaghjini flash, l'osservazione di gating laser, è u dannu laser à e camere infrarossi à onda corta.
4) U diode-pumped Er: YAG laser chì nasconde u dispusitivu di avvistu laser hè a direzzione di sviluppu mainstream di high-putere lasers infrarossi onda corta.Havi un grande potenziale d'applicazione in u lidar flash, l'osservazione di gating laser à longa distanza di notte, è danni laser.
Nta l'ultimi anni, cum'è i sistemi d'armi anu esigenze più altu è più altu per l'integrazione di sistemi optoelettronici, l'equipaggiu laser chjucu è ligeru hè diventatu una tendenza inevitabbile in u sviluppu di l'equipaggiu laser.Laser Semiconductor, laser fibre è laser miniatura cù piccula taglia, pesu ligeru è bassu cunsumu di putenza Er lasers vetru sò divintatu la direzzione mainstream di u sviluppu di lasers infrared-onde cortu.In particulare, i laser di fibra cù una bona qualità di fasciu anu un grande potenziale d'applicazione in l'illuminazione ausiliaria di notte, a surviglianza furtiva è a mira, a scansione di lidar d'imaghjini è l'interferenza di suppressione laser.Tuttavia, u putere / energia di sti trè tippi di laser chjuchi è liggeru hè generalmente bassu, è pò esse usatu solu per qualchi appiicazioni di ricunniscenza di cortu-scala, è ùn pò micca scuntrà i bisogni di ricunniscenza à longu andà è cuntrariu.Dunque, u focu di u sviluppu hè di aumentà a putenza / energia laser.
I laser à stati solidi basati in OPO anu una bona qualità di fasciu è una putenza di punta alta, è i so vantaghji in l'osservazione gated à longa distanza, u radar d'imaghjini flash è i danni laser sò sempre assai evidenti, è l'energia di output laser è a frequenza di ripetizione laser deve esse più aumentata. .Per i laser Er:YAG diode-pumped, se l'energia di l'impulsu hè aumentata mentre a larghezza di l'impulsu hè più cumpressa, diventerà a megliu alternativa à i laser OPO à stati solidi.Havi vantaghji in l'osservazione gated à longa distanza, radar d'imaghjini flash, è danni laser.Grande potenziale di applicazione.
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Tempu d'aghjurnamentu: Mar-02-2022
