A fázis fotoelektromos távolságmérő fényforrásának részletes magyarázata
A fázistávmérő fényforrásai elsősorban gallium-arzenid (GaAs) diódák és hélium-neon (He-Ne) gázlézerek. Az előbbit általában a kis hatótávolságú keresőkben, az utóbbit pedig a közepes és nagy hatótávolságú keresőkben használják. Az alábbiakban bemutatjuk ezt a két fényforrást.
(1) Gallium-arzenid (GaAs) dióda
A gallium-arzenid (GaAs) dióda egy kristálydióda. A közönséges diódához hasonlóan ennek is van egy csomópontja, amint az a {{0}} ábrán látható. Előreirányú ellenállása kicsi, fordított ellenállása nagy. Ha erős áramot injektálunk előre, a csomópontból 0,72 és 0,94 m közötti hullámhosszú infravörös fény jön ki, és a kibocsátott fény intenzitása a beinjektált áram nagyságától függően változik, így egyszerűen megváltoztatható a tápáram változtatásával A fényintenzitás kimenetének modulálása az úgynevezett "egyenáramú moduláció". Ez nagyon értelmes a fényforrásként használható távolságmérő számára, mert közvetlenül tudja modulálni a fényintenzitást, és nem kell bonyolult szerkezetű és nagy fogyasztású modulátort felszerelni. Ezenkívül más fényforrásokhoz képest a gallium-arzenid dióda fényforrás előnye a kis méret, a könnyű súly, a szilárd szerkezet és a rezgéstől való félelem, ami elősegíti a távolságmérő miniatürizálását és hordozhatóságát.
(2) Hélium-Ne (He-Ne) gázlézer
A hélium-neon gázlézer egy kisülőcsőből, egy gerjesztő tápegységből és egy rezonáns üregből áll. A kisülési cső több milliméter belső átmérőjű kristálycső. A csövet hélium és neon vegyes gázzal töltik meg. A cső hossza néhány centimétertől több tíz centiméterig változhat. Minél hosszabb a cső, annál nagyobb a kimeneti teljesítmény. Az optikailag precíziós megmunkálású Brewster ablakok a cső mindkét végére vannak felszerelve. A gerjesztő teljesítmény általában DC, AC vagy nagyfrekvenciás teljesítménykisülési módszereket alkalmazhat. Jelenleg a leggyakrabban az egyenáramú kisülési módszert használják, és ennek előnye, hogy a lézerkimenet stabil. A rezonáns üreg két gömb alakú tükörből áll, amelyek közül az egyik teljesen visszaverő, a másik részben átlátszó. Az áteresztőképessége 2 százalék, azaz a visszaverőképessége továbbra is 98 százalék.
A kisülőcsőben lévő hélium atom a gerjesztő tápegység gerjesztése alatt folyamatosan magas energiaszintre ugrik. Amikor a neonatommal ütközik, az energia folyamatosan átkerül a neonatomhoz, így a neonatom folyamatosan magas energiaszintre ugrik, és visszatér a magas energiaszintre. az alapszintre. Ugyanakkor a fotonok gerjesztése alatt a magas energiaszintű neonatomokat az alapenergia-szintre való visszasugárzásra serkentik, és ekkor új fotonok keletkeznek. Általánosságban elmondható, hogy a legtöbb foton a cső falán keresztül kiugrik, vagy a cső fala nyeli el őket, és csak a csőfal tengelye mentén lévő fotonok verődnek vissza oda-vissza a két tükör között, ami folyamatos sugárzást és fényerősödést eredményez. .
A Brewster ablak egy erősen polírozott kristálylemez, és az ablak felületének normálisa és a cső tengelye közötti szöget Brewster-szögnek nevezik. Ez a szög az ablak anyagától függően változik, kristályablakok esetében megközelítőleg 56o. Amikor a fényhullám a cső tengelye mentén az ablakra esik, a fényhullám elektromos rezgésének komponense a papír felülete mentén (az ábrán nyíllal jelölve) visszaverődés nélkül teljesen átkerül; míg a komponens a papír felületére merőleges irány mentén (az ábrán nyíllal jelölve) A fekete pontok visszaverődnek, így a maradék fény lineárisan polarizált, a papír mentén vibráló fény. Utána ez a fajta fény ide-oda fut a rezonáns üregben, mert a stimulált sugárzás újonnan megszületett fotonjai az eredeti fotonokkal megegyező rezgési irányt mutatnak, vagyis a felhalmozott fény mindig lineárisan polarizált, az irány mentén vibráló fény. Ezért, amikor oda-vissza áthaladnak a Brewster ablakon, szinte mindegyik kis fényveszteséggel halad át.
A Brewster ablakkal felszerelt lézer közvetlenül ad ki lineárisan polarizált fényt, így a fotoelektromos modulátorcsoportnak nincs szüksége polarizátorra, így elkerülhető az általános modulátor beeső fénye, amely a polarizátoron való áthaladás miatt körülbelül 50 százalékos fényintenzitás-veszteséget okoz. Hibák. Ezért a fenti lézerrel felszerelt távolságmérő maximális hatótávolsága elérheti a 40-50 km-t.
A hélium-neon gázlézer által kibocsátott lézer nagyon stabil frekvenciával és fázissal, nagy irányítottsággal és folyamatos emisszióval rendelkezik, ezért széles körben használják lézeres távolságmeghatározásban, kollimációban, kommunikációban és holográfiában. A hélium-neon gázlézernek azonban megvannak a maga hátrányai is, vagyis a hatásfoka nagyon alacsony, kimenő teljesítményének a bemeneti teljesítményhez viszonyított aránya pedig csak ezrelék. Ezért a lézeres távolságmérő lézerkimeneti teljesítménye csak körülbelül 2-5mW.
