Kısa dalga kızılötesi lazerlerin farklı üretim mekanizmasına göre, yarı iletken lazerler, fiber lazerler ve katı hal lazerleri olmak üzere üç tür kısa dalga kızılötesi lazer vardır.Bunlar arasında katı hal lazerleri, optik doğrusal olmayan dalga boyu dönüşümüne dayalı katı hal lazerlerine ve lazer çalışma malzemelerinden doğrudan kısa dalga kızılötesi lazerler üreten katı hal lazerlerine ayrılabilir.
Yarı iletken lazerler, lazer çalışma malzemeleri olarak yarı iletken malzemeler kullanır ve çıkış lazer dalga boyu, yarı iletken malzemelerin bant boşluğu ile belirlenir.Malzeme biliminin gelişmesiyle, yarı iletken malzemelerin enerji bantları, enerji bandı mühendisliği yoluyla daha geniş bir lazer dalga boyu aralığına göre uyarlanabilir.Bu nedenle, yarı iletken lazerlerle çoklu kısa dalga kızılötesi lazer dalga boyları elde edilebilir.
Kısa dalga kızılötesi yarı iletken lazerin tipik lazer çalışma malzemesi fosfor malzemesidir.Örneğin, 95 μm açıklık boyutuna sahip bir indiyum fosfit yarı iletken lazer, 1,55 μm ve 1,625 μm çıkış lazer dalga boylarına sahiptir ve güç 1,5 W'a ulaşmıştır.
Fiber lazer, lazer ortamı olarak nadir toprak katkılı cam elyafı ve pompa kaynağı olarak yarı iletken lazer kullanır.Düşük eşik, yüksek dönüşüm verimliliği, iyi çıkış ışını kalitesi, basit yapı ve yüksek güvenilirlik gibi mükemmel özelliklere sahiptir.Ayrıca, lazer rezonatöründeki ızgaralar gibi seçici optik elemanlar ekleyerek ayarlanabilir bir fiber lazer oluşturmak için geniş nadir toprak iyonu radyasyonu spektrumundan faydalanabilir.Fiber lazerler, lazer teknolojisinin gelişmesinde önemli bir yön haline gelmiştir.
1. Katı hal lazeri
Doğrudan kısa dalga kızılötesi lazerler üretebilen katı hal lazer kazanç ortamı, esas olarak Er:YAG kristalleri ve seramikleri ve Er katkılı camdır.Er:YAG kristali ve seramiğe dayalı katı hal lazeri, son yıllarda kısa dalga kızılötesi lazer araştırmalarında sıcak bir nokta olan 1.645μm kısa dalga kızılötesi lazeri doğrudan üretebilir [3-5].Şu anda, elektro-optik veya akustik-optik Q-anahtarlama kullanan Er:YAG lazerlerinin darbe enerjisi birkaç ila on mJ'ye, darbe genişliği onlarca ns'ye ve tekrarlama frekansı on ila binlerce Hz'e ulaşmıştır.Pompa kaynağı olarak 1.532 μm yarı iletken lazer kullanılırsa, lazer aktif keşif ve lazer karşı önlemler alanında, özellikle tipik lazer uyarı cihazlarında gizli etkisi olmak üzere büyük avantajlar sağlayacaktır.
Er cam lazer, kompakt yapıya, düşük maliyete, hafifliğe sahiptir ve Q-anahtarlı çalışmayı gerçekleştirebilir.Kısa dalga kızılötesi lazerin aktif tespiti için tercih edilen ışık kaynağıdır.Bununla birlikte, Er cam malzemelerinin dört eksikliğinden dolayı: Birincisi, absorpsiyon spektrumunun merkezi dalga boyu 940 nm veya 976 nm'dir, bu da lambanın pompalanmasını zorlaştırır;İkincisi, Er cam malzemelerinin hazırlanması zordur ve büyük ebatlarda yapılması kolay değildir;Üçüncüsü, Er cam Malzemenin termal özellikleri zayıftır ve sürekli çalışmayı bırakın, uzun süre tekrarlayan frekans çalışmasını elde etmek kolay değildir;dördüncüsü, uygun bir Q-anahtarlama malzemesi yoktur.Er cama dayalı kısa dalga kızılötesi lazer araştırmaları her zaman insanların ilgisini çekmiş olsa da, yukarıdaki dört nedenden dolayı herhangi bir ürün ortaya çıkmadı.1990 yılına kadar, 940 nm ve 980 nm dalga boylarına sahip yarı iletken lazer çubuklarının ortaya çıkması ve Co2+:MgAl2O4 (kobalt katkılı magnezyum alüminat) gibi doymuş soğurma malzemelerinin ortaya çıkmasıyla, pompa kaynağı ve Q-anahtarlamanın iki ana darboğazı kırıldı.Cam lazerler üzerine yapılan araştırmalar hızla gelişmiştir.Özellikle son yıllarda, ülkemin yarı iletken pompa kaynağı, Er camı ve rezonans boşluğunu birleştiren minyatür Er cam lazer modülü, 10 g'dan daha ağır değildir ve 50 kW tepe güç modüllerinden oluşan küçük bir toplu üretim kapasitesine sahiptir.Bununla birlikte, Er cam malzemesinin zayıf termal performansı nedeniyle, lazer modülünün tekrarlama frekansı nispeten düşüktür.50 kw modülün lazer frekansı sadece 5 Hz ve 20 kw modülün maksimum lazer frekansı 10 hz olup, bu sadece düşük frekanslı uygulamalarda kullanılabilir.
Nd:YAG darbeli lazerin 1,064 μm lazer çıktısı, megavatlara kadar bir tepe gücüne sahiptir.Böyle güçlü tutarlı bir ışık bazı özel malzemelerden geçtiğinde, fotonları malzemenin molekülleri üzerinde elastik olmayan bir şekilde dağılır, yani fotonlar emilir ve nispeten Düşük frekanslı fotonlar üretilir.Bu frekans dönüştürme etkisini elde edebilen iki tür madde vardır: biri, KTP, LiNbO3, vb. gibi doğrusal olmayan kristallerdir;diğeri ise H2 gibi yüksek basınçlı gazdır.Bir optik parametrik osilatör (OPO) oluşturmak için bunları optik rezonans boşluğuna yerleştirin.
Yüksek basınçlı gaza dayalı OPO, genellikle uyarılmış bir Raman saçan hafif parametrik osilatörü ifade eder.Pompa ışığı kısmen emilir ve düşük frekanslı bir ışık dalgası üretir.Olgun Raman lazeri, 1,54 μm kısa dalga kızılötesi lazer elde etmek için yüksek basınçlı H2 gazını pompalamak için 1,064 μm lazer kullanır.
RESİM 1
Kısa dalga kızılötesi GV sisteminin tipik uygulaması, geceleri uzun mesafeli görüntülemedir.Lazer aydınlatıcı, yüksek tepe gücüne sahip kısa darbeli kısa dalga kızılötesi lazer olmalı ve tekrarlama frekansı, flaşlı kameranın çerçeve frekansı ile tutarlı olmalıdır.Yurt içi ve yurt dışında kısa dalga kızılötesi lazerlerin mevcut durumuna göre diyot pompalı Er:YAG lazerler ve OPO tabanlı 1,57 μm katı hal lazerler en iyi seçeneklerdir.Minyatür Er cam lazerin tekrarlama frekansı ve tepe gücünün hala iyileştirilmesi gerekmektedir.3.Fotoelektrik keşif önlemede kısa dalga kızılötesi lazer uygulaması
Kısa dalga kızılötesi lazer keşif önlemenin özü, düşmanın kısa dalga kızılötesi bandında çalışan optoelektronik keşif ekipmanını kısa dalga kızılötesi lazer ışınlarıyla ışınlamaktır, böylece yanlış hedef bilgisi alabilir veya normal çalışamaz, hatta dedektör hasarlı.İki tipik kısa dalga kızılötesi lazer keşif önleme yöntemi vardır, yani insan gözü için güvenli lazer telemetreye mesafe aldatma girişimi ve kısa dalga kızılötesi kameraya hasarı bastırma.
1.1 İnsan gözü güvenliği lazer telemetreye mesafe aldatma girişimi
Darbeli lazer telemetre, hedef ile hedef arasındaki mesafeyi, fırlatma noktası ile hedef arasında gidip gelen lazer darbesinin zaman aralığına dönüştürür.Telemetre dedektörü, hedefin yansıyan yankı sinyali fırlatma noktasına ulaşmadan önce başka lazer darbeleri alırsa, zamanlamayı durdurur ve dönüştürülen mesafe, hedefin gerçek mesafesi değil, hedefin gerçek mesafesinden daha küçüktür.Telemetrenin mesafesini aldatma amacına ulaşan yanlış mesafe.Göze zarar vermeyen lazer telemetreler için, mesafe aldatma girişimini uygulamak için aynı dalga boyuna sahip kısa dalga kızılötesi darbeli lazerler kullanılabilir.
Telemetrenin mesafe aldatma girişimini uygulayan lazer, hedefin lazere dağınık yansımasını simüle eder, bu nedenle lazer tepe gücü çok düşüktür, ancak aşağıdaki iki koşul karşılanmalıdır:
1) Lazer dalga boyu, müdahale edilen telemetrenin çalışma dalga boyu ile aynı olmalıdır.Telemetre dedektörünün önüne bir girişim filtresi yerleştirilmiştir ve bant genişliği çok dardır.Çalışma dalga boyundan farklı dalga boylarına sahip lazerler, dedektörün ışığa duyarlı yüzeyine ulaşamaz.Benzer dalga boylarına sahip 1,54 μm ve 1,57 μm lazerler bile birbiriyle girişim yapamaz.
2) Lazer tekrarlama frekansı yeterince yüksek olmalıdır.Telemetre dedektörü, yalnızca menzil ölçüldüğünde ışığa duyarlı yüzeyine ulaşan lazer sinyaline yanıt verir.Etkili girişim elde etmek için, girişim darbesi en azından telemetre dalga kapısına 2 ila 3 darbe sıkıştırmalıdır.Şu anda elde edilebilecek menzil kapısı μs mertebesindedir, bu nedenle girişim yapan lazerin yüksek bir tekrarlama frekansına sahip olması gerekir.3 km'lik bir hedef mesafeyi örnek alırsak, lazerin bir kez ileri geri gitmesi için gereken süre 20 μs'dir.En az 2 darbe girilirse, lazer tekrarlama frekansı 50 kHz'e ulaşmalıdır.Lazer telemetrenin minimum menzili 300 m ise, sinyal bozucunun tekrarlama frekansı 500 kHz'den düşük olamaz.Sadece yarı iletken lazerler ve fiber lazerler bu kadar yüksek bir tekrarlama oranına ulaşabilir.
1.2 Bastırıcı girişim ve kısa dalga kızılötesi kameralarda hasar
Kısa dalga kızılötesi görüntüleme sisteminin temel bileşeni olan kısa dalga kızılötesi kamera, InGaAs odak düzlemi detektörünün sınırlı dinamik yanıt optik gücüne sahiptir.Gelen optik güç, dinamik aralığın üst sınırını aşarsa, doygunluk meydana gelir ve dedektör normal görüntüleme gerçekleştiremez.Daha yüksek güç Lazer, dedektörde kalıcı hasara neden olur.
Sürekli ve düşük pik güçlü yarı iletken lazerler ve yüksek tekrarlama frekansına sahip fiber lazerler, kısa dalga kızılötesi kameraların sürekli parazitini bastırmak için uygundur.Kısa dalga kızılötesi kamerayı sürekli olarak bir lazerle ışınlayın.Optik merceğin büyük büyütmeli yoğuşturma etkisi nedeniyle, InGaAs odak düzleminde lazer dağınık noktanın ulaştığı alan ciddi şekilde doygundur ve bu nedenle normal şekilde görüntülenemez.Ancak lazer ışınlaması bir süre durdurulduktan sonra görüntüleme performansı kademeli olarak normale dönebilir.
Görünür ve yakın kızılötesi bantlarda lazer aktif karşı önlem ürünlerinin uzun yıllar süren araştırma ve geliştirmelerinin ve çoklu alan hasarı etkinlik testlerinin sonuçlarına göre, yalnızca tepe gücü megavat ve üzerinde olan kısa atımlı lazerler TV'de geri dönüşü olmayan hasara neden olabilir. kameralar kilometrelerce uzakta.zarar.Hasar etkisinin elde edilip edilemeyeceği, lazerin tepe gücü anahtardır.Tepe gücü, dedektör hasar eşiğinden yüksek olduğu sürece, tek bir darbe dedektöre zarar verebilir.Lazer tasarım zorluğu, ısı yayılımı ve güç tüketimi açısından bakıldığında, lazerin tekrarlama frekansının mutlaka kameranın kare hızına veya daha fazlasına ulaşması gerekmez ve 10 Hz ila 20 Hz gerçek savaş uygulamalarını karşılayabilir.Doğal olarak, kısa dalga kızılötesi kameralar bir istisna değildir.
InGaAs odak düzlemi dedektörleri, daha sonra geliştirilen InGaAs/InP elektron geçiş fotokatodlarına ve CMOS'a dayalı elektron bombardımanı CCD'lerini içerir.Doygunluk ve hasar eşikleri, Si tabanlı CCD/CMOS ile aynı büyüklüktedir, ancak InGaAs/InP tabanlı dedektörler henüz elde edilmemiştir.CCD/COMS'un doygunluk ve hasar eşiği verileri.
Yurtiçi ve yurtdışındaki kısa dalga kızılötesi lazerlerin mevcut durumuna göre, OPO tabanlı 1,57 μm tekrarlayan frekanslı katı hal lazeri, CCD/COMS'ye lazer hasarı için hala en iyi seçimdir.Yüksek atmosferik penetrasyon performansı ve yüksek tepe gücü kısa darbe lazeri Işık noktası kapsamı ve tek darbe etkin özellikleri, kısa dalga kızılötesi kameralarla donatılmış uzun mesafeli optoelektronik sistemin yumuşak öldürme gücü için açıktır.
2. Sonuç
1,1 μm ile 1,7 μm arasında dalga boylarına sahip kısa dalga kızılötesi lazerler, yüksek atmosferik geçirgenliğe ve pus, yağmur, kar, duman, kum ve toza nüfuz etme konusunda güçlü bir yeteneğe sahiptir.Geleneksel düşük ışıklı gece görüş ekipmanı tarafından görülmez.1,4 μm ila 1,6 μm bandındaki lazer, insan gözü için güvenlidir ve bu aralıkta tepe yanıt dalga boyuna sahip olgun bir dedektör gibi ayırt edici özelliklere sahiptir ve lazer askeri uygulamaları için önemli bir gelişme yönü haline gelmiştir.
Bu makale, fosfor yarı iletken lazerler, Er katkılı fiber lazerler, Er katkılı katı hal lazerler ve OPO tabanlı katı hal lazerler dahil olmak üzere dört tipik kısa dalga kızılötesi lazerin teknik özelliklerini ve mevcut durumunu analiz etmekte ve kullanımını özetlemektedir. fotoelektrik aktif keşifte bu kısa dalga kızılötesi lazerlerin.Anti-keşifte tipik uygulamalar.
1) Sürekli ve düşük tepe gücü, yüksek tekrarlama frekansı fosforlu yarı iletken lazerler ve Er katkılı fiber lazerler, esas olarak uzun mesafe gizli gözetleme ve geceleri hedefleme ve düşman kısa dalga kızılötesi kameralarına paraziti bastırma amaçlı yardımcı aydınlatma için kullanılır.Yüksek tekrarlamalı kısa darbeli fosfor yarı iletken lazerler ve Er katkılı fiber lazerler ayrıca çok darbeli sistem göz güvenliği uzaklığı, lazer taramalı görüntüleme radarı ve göz güvenliği lazer telemetre mesafe aldatma girişimi için ideal ışık kaynaklarıdır.
2) Düşük bir tekrarlama oranına sahip, ancak tepe gücü megavat veya hatta on megavat olan OPO tabanlı katı hal lazerleri, flaş görüntüleme radarında, geceleri uzun mesafeli lazer geçit gözleminde, kısa dalga kızılötesi lazer hasarında yaygın olarak kullanılabilir ve geleneksel mod uzaktan insan gözü Güvenlik lazeri aralığı.
3) Minyatür Er cam lazer, son yıllarda kısa dalga kızılötesi lazerlerin en hızlı büyüyen yönlerinden biridir.Mevcut güç ve tekrarlama frekansı seviyeleri, minyatür göz korumalı lazer telemetrelerde kullanılabilir.Zamanla, tepe gücü megavat seviyesine ulaştığında, flaş görüntüleme radarı, lazer geçit gözlemi ve kısa dalga kızılötesi kameralara lazer hasarı için kullanılabilir.
4) Lazer uyarı cihazını gizleyen diyot pompalı Er:YAG lazer, yüksek güçlü kısa dalga kızılötesi lazerlerin ana geliştirme yönüdür.Flaş lidar, geceleri uzun mesafeli lazer geçitleme gözlemi ve lazer hasarında büyük uygulama potansiyeline sahiptir.
Son yıllarda, silah sistemlerinin optoelektronik sistemlerin entegrasyonu için giderek daha yüksek gereksinimleri olması nedeniyle, küçük ve hafif lazer ekipmanı, lazer ekipmanının geliştirilmesinde kaçınılmaz bir trend haline geldi.Küçük boyutlu, hafif ve düşük güç tüketimine sahip yarı iletken lazerler, fiber lazerler ve minyatür lazerler Er cam lazerler, kısa dalga kızılötesi lazerlerin gelişiminin ana yönü haline geldi.Özellikle, iyi ışın kalitesine sahip fiber lazerler, gece yardımcı aydınlatma, gizli gözetleme ve nişan alma, taramalı görüntüleme lidarı ve lazer bastırma girişiminde büyük uygulama potansiyeline sahiptir.Ancak bu üç tip küçük ve hafif lazerin gücü/enerjisi genellikle düşük olup, sadece bazı kısa menzilli keşif uygulamalarında kullanılabilir ve uzun menzilli keşif ve karşı keşif ihtiyaçlarını karşılayamaz.Bu nedenle, geliştirmenin odak noktası lazer gücünü/enerjisini arttırmaktır.
OPO tabanlı katı hal lazerleri, iyi ışın kalitesine ve yüksek tepe gücüne sahiptir ve uzun mesafe kapılı gözlem, flaş görüntüleme radarı ve lazer hasarındaki avantajları hala çok açıktır ve lazer çıkış enerjisi ve lazer tekrarlama frekansı daha da artırılmalıdır. .Diyot pompalı Er:YAG lazerler için, darbe genişliği daha da sıkıştırılırken darbe enerjisi artırılırsa, OPO katı hal lazerlerine en iyi alternatif olacaktır.Uzun mesafe kapılı gözlem, flaş görüntüleme radarı ve lazer hasarında avantajları vardır.Büyük uygulama potansiyeli.
Daha fazla ürün bilgisi, web sitemizi ziyarete gelebilirsiniz:
https://www.erbiumtechnology.com/
E-posta:devin@erbiumtechnology.com
WhatsApp: +86-18113047438
Faks: +86-2887897578
Adres: No.23, Chaoyang yolu, Xihe caddesi, Longquanyi bölgesi, Chengdu,610107, Çin.
Güncelleme Zamanı: Mart-02-2022
