Подробное объяснение источника света фазового фотоэлектрического дальномера
Источниками света фазового дальномера в основном являются диоды на арсениде галлия (GaAs) и газовые гелий-неоновые (He-Ne) лазеры. Первый обычно используется в искателях ближнего действия, а второй - в искателях среднего и дальнего действия. Ниже приводится введение в эти два источника света.
(1) Диод из арсенида галлия (GaAs)
Диод на основе арсенида галлия (GaAs) представляет собой кристаллический диод. Как и у обычного диода, у него внутри есть переход, как показано на рисунке {{0}}. Его прямое сопротивление мало, а обратное сопротивление велико. Когда сильный ток подается в прямом направлении, из соединения будет выходить инфракрасный свет с длиной волны от 0,72 до 0,94 м, а интенсивность испускаемого света будет варьироваться в зависимости от величины инжектируемого тока. поэтому его можно просто изменить, изменив ток питания. Модуляция выходной интенсивности света - это так называемая «модуляция постоянного тока». Это очень важно для использования дальномера в качестве источника света, поскольку он может напрямую модулировать интенсивность света, и нет необходимости оснащать модулятор сложной структурой и большим энергопотреблением. Кроме того, по сравнению с другими источниками света, источник света на диоде на основе арсенида галлия имеет преимущества небольшого размера, легкого веса, прочной конструкции и отсутствия страха перед вибрацией, что способствует миниатюризации и портативности дальномера.
(2) Гелий-Ne (He-Ne) газовый лазер
Газовый гелий-неоновый лазер состоит из разрядной трубки, источника питания возбуждения и резонатора. Разрядная трубка представляет собой хрустальную трубку с внутренним диаметром в несколько миллиметров. Трубка заполнена газовой смесью гелия и неона. Длина трубки варьируется от нескольких сантиметров до десятков сантиметров. Чем длиннее трубка, тем выше выходная мощность. Окна Brewster с оптической точностью установлены на обоих концах трубы. Мощность возбуждения обычно может использовать методы постоянного, переменного или высокочастотного разряда мощности. В настоящее время наиболее часто используется метод разряда постоянного тока, и его преимущество заключается в том, что выходной сигнал лазера стабилен. Резонатор состоит из двух сферических зеркал, одно из которых полностью отражающее, а другое частично прозрачное. Его коэффициент пропускания составляет 2 процента, то есть коэффициент отражения по-прежнему составляет 98 процентов.
Атом гелия в разрядной трубке под действием источника питания возбуждения непрерывно перескакивает на высокий энергетический уровень. Когда он сталкивается с атомом неона, энергия непрерывно передается атому неона, так что атом неона непрерывно переходит на более высокий энергетический уровень и возвращается на более высокий энергетический уровень. до базового уровня. В то же время при возбуждении фотонами атомы неона на высоком энергетическом уровне стимулируются к излучению обратно на базовый энергетический уровень, и в это время производятся новые фотоны. Вообще говоря, большинство фотонов будут выпрыгивать через стенку трубки или поглощаться стенкой трубки, и только фотоны вдоль оси стенки трубки будут отражаться туда и обратно между двумя зеркалами, что приводит к непрерывному излучению и усилению света. .
Окно Брюстера представляет собой хорошо отполированную хрустальную пластину, а угол между нормалью к поверхности окна и осью трубы называется углом Брюстера. Этот угол зависит от материала окна, в случае хрустальных окон он приблизительно равен 56°. При падении световой волны на окно вдоль оси трубки составляющая электрического колебания световой волны вдоль поверхности бумаги (указана стрелкой на рисунке) будет полностью проходить, не отражаясь; в то время как компонент вдоль направления, перпендикулярного поверхности бумаги (указано стрелкой на рисунке) (черные точки) отражаются, так что оставшийся свет представляет собой линейно поляризованный свет, колеблющийся вдоль бумаги. Впоследствии этот вид света проходит взад и вперед в резонаторе, потому что вновь рожденные фотоны вынужденного излучения имеют то же направление колебаний, что и исходные фотоны, то есть накопленный свет всегда является линейно поляризованным светом, колеблющимся в направлении бумаги, поэтому всякий раз, когда они проходят туда и обратно через окно Брюстера, почти все они проходят с небольшой потерей света.
Лазер, оснащенный окном Брюстера, напрямую выводит линейно поляризованный свет, так что группе фотоэлектрических модуляторов не нужен поляризатор, что позволяет избежать падающего света общего модулятора, который вызывает около 50-процентную потерю интенсивности света из-за прохождения через поляризатор. Дефекты. Таким образом, максимальная дальность действия дальномера, оснащенного вышеуказанным лазером, может достигать 40-50 км.
Лазер, излучаемый гелий-неоновым газовым лазером, имеет очень стабильную частоту и фазу, высокую направленность и непрерывное излучение, поэтому он широко используется в лазерной локации, коллимации, связи и голографии. Однако у гелий-неонового газового лазера есть и свои недостатки, то есть КПД очень низкий, а отношение его выходной мощности к подводимой всего тысячная. Следовательно, выходная мощность лазера на лазерном дальномере составляет всего около 2-5 мВт.
