Ayon sa iba't ibang mekanismo ng henerasyon ng short-wave infrared lasers, mayroong tatlong uri ng short-wave infrared lasers, katulad ng semiconductor lasers, fiber lasers at solid-state lasers.Kabilang sa mga ito, ang mga solid-state na laser ay maaaring hatiin sa mga solid-state na laser batay sa optical nonlinear wavelength conversion at solid-state lasers na direktang bumubuo ng mga short-wave infrared laser mula sa mga materyales sa pagtatrabaho ng laser.
Gumagamit ang mga semiconductor laser ng mga materyales ng semiconductor bilang mga materyales sa pagtatrabaho ng laser, at ang wavelength ng output ng laser ay tinutukoy ng band gap ng mga materyales ng semiconductor.Sa pag-unlad ng agham ng mga materyales, ang mga banda ng enerhiya ng mga materyal na semiconductor ay maaaring iayon sa mas malawak na hanay ng mga wavelength ng laser sa pamamagitan ng engineering band ng enerhiya.Samakatuwid, ang maramihang mga short-wave infrared laser wavelength ay maaaring makuha gamit ang mga semiconductor laser.
Ang tipikal na laser working material ng short-wave infrared semiconductor laser ay phosphor material.Halimbawa, ang isang indium phosphide semiconductor laser na may sukat na aperture na 95 μm ay may mga wavelength ng output ng laser na 1.55 μm at 1.625 μm, at ang kapangyarihan ay umabot sa 1.5 W.
Gumagamit ang fiber laser ng rare-earth-doped glass fiber bilang laser medium at semiconductor laser bilang pump source.Ito ay may mahusay na mga katangian tulad ng mababang threshold, mataas na conversion na kahusayan, magandang output beam na kalidad, simpleng istraktura, at mataas na pagiging maaasahan.Maaari din nitong samantalahin ang malawak na spectrum ng rare earth ion radiation upang makabuo ng tunable fiber laser sa pamamagitan ng pagdaragdag ng mga selective optical elements tulad ng gratings sa laser resonator.Ang mga fiber laser ay naging isang mahalagang direksyon sa pag-unlad ng teknolohiya ng laser.
1.Solid-state na laser
Ang solid-state na laser gain media na maaaring direktang makabuo ng short-wave infrared lasers ay pangunahing Er: YAG crystals at ceramics, at Er-doped glass.Ang solid-state laser batay sa Er:YAG crystal at ceramics ay maaaring direktang mag-output ng 1.645μm short-wave infrared laser, na isang hot spot sa pananaliksik ng short-wave infrared laser sa mga nakaraang taon [3-5].Sa kasalukuyan, ang lakas ng pulso ng Er: YAG laser na gumagamit ng electro-optic o acousto-optic na Q-switching ay umabot ng ilang hanggang sampu ng mJ, isang lapad ng pulso na sampu-sampung ns, at isang dalas ng pag-uulit na sampu hanggang libu-libong Hz.Kung ang isang 1.532 μm na semiconductor laser ay ginagamit bilang pinagmumulan ng pump, Magkakaroon ito ng malaking pakinabang sa larangan ng laser active reconnaissance at laser countermeasures, lalo na ang stealth effect nito sa mga tipikal na laser warning device.
Er glass laser ay may compact na istraktura, mababang gastos, magaan ang timbang, at maaaring mapagtanto ang Q-switched na operasyon.Ito ang ginustong pinagmumulan ng liwanag para sa aktibong pagtuklas ng short-wave infrared laser.Gayunpaman, dahil sa apat na mga pagkukulang ng mga materyales sa salamin ng Er: Una, ang gitnang wavelength ng spectrum ng pagsipsip ay 940 nm o 976 nm, na ginagawang mahirap makamit ang pumping ng lampara;Pangalawa, ang paghahanda ng mga materyales sa salamin ng Er ay mahirap at hindi madaling gumawa ng malalaking sukat;Ikatlo, Er glass Ang materyal ay may mahinang thermal properties, at hindi madaling makamit ang paulit-ulit na frequency operation sa mahabang panahon, pabayaan ang patuloy na operasyon;ikaapat, walang angkop na Q-switching material.Kahit na ang pananaliksik ng short-wave infrared laser batay sa Er glass ay palaging nakakaakit ng atensyon ng mga tao, dahil sa apat na dahilan sa itaas, walang produkto ang lumabas.Hanggang 1990, sa paglitaw ng mga semiconductor laser bar na may wavelength na 940 nm at 980 nm, at ang paglitaw ng mga saturated absorption materials tulad ng Co2+:MgAl2O4 (cobalt-doped magnesium aluminate), ang dalawang pangunahing bottleneck ng pump source at Q-switching ay nasira.Ang pananaliksik sa mga glass laser ay mabilis na umunlad.Lalo na sa mga nakaraang taon, ang miniature Er glass laser module ng aking bansa, na nagsasama ng semiconductor pump source, Er glass at resonant cavity, ay tumitimbang ng hindi hihigit sa 10 g, at may maliit na batch production capacity na 50 kW peak power modules.Gayunpaman, dahil sa mahinang thermal performance ng Er glass material, ang dalas ng pag-uulit ng laser module ay medyo mababa pa rin.Ang laser frequency ng 50 kW module ay 5 Hz lamang, at ang maximum na laser frequency ng 20 kW module ay 10 Hz, na magagamit lamang sa mga low frequency application.
Ang 1.064 μm laser output ng Nd:YAG pulsed laser ay may peak power na hanggang megawatts.Kapag ang gayong malakas na magkakaugnay na ilaw ay dumaan sa ilang mga espesyal na materyales, ang mga photon nito ay inelastically na nakakalat sa mga molekula ng materyal, iyon ay, ang mga photon ay nasisipsip at gumagawa ng medyo Low-frequency na mga photon.Mayroong dalawang uri ng mga sangkap na maaaring makamit ang epekto ng conversion ng dalas na ito: ang isa ay mga nonlinear na kristal, tulad ng KTP, LiNbO3, atbp.;ang isa ay high-pressure gas tulad ng H2.Ilagay ang mga ito sa optical resonant cavity upang bumuo ng optical parametric oscillator (OPO).
Ang OPO batay sa high-pressure na gas ay karaniwang tumutukoy sa isang pinasiglang Raman na nagkakalat ng light parametric oscillator.Bahagyang naa-absorb ang pump light at bumubuo ng low-frequency light wave.Gumagamit ang mature na Raman laser ng 1.064 μm laser para mag-pump ng high-pressure gas H2 para makakuha ng 1.54 μm short-wave infrared laser.
LARAWAN 1
Ang karaniwang aplikasyon ng shortwave infrared GV system ay long-distance imaging sa gabi.Ang laser illuminator ay dapat isang short-pulse short-wave infrared laser na may mataas na peak power, at ang frequency ng pag-uulit nito ay dapat na pare-pareho sa frame frequency ng strobed camera.Ayon sa kasalukuyang katayuan ng mga short-wave infrared laser sa tahanan at sa ibang bansa, ang diode-pumped Er: YAG lasers at OPO-based 1.57 μm solid-state lasers ay ang pinakamahusay na pagpipilian.Ang dalas ng pag-uulit at peak power ng miniature Er glass laser ay kailangan pa ring pagbutihin.3.Application ng short-wave infrared laser sa photoelectric anti-reconnaissance
Ang kakanyahan ng short-wave infrared laser anti-reconnaissance ay ang pag-irradiate ng optoelectronic reconnaissance equipment ng kaaway na gumagana sa short-wave infrared band na may short-wave infrared laser beam, upang makakuha ito ng maling impormasyon sa target o hindi gumana nang normal, o kahit na. nasira ang detector.Mayroong dalawang tipikal na paraan ng short-wave infrared laser anti-reconnaissance, katulad ng interference ng panlilinlang sa distansya sa eye-safe laser rangefinder ng tao at ang pinsala sa pagsugpo sa short-wave infrared camera.
1.1 Panghihimasok sa panlilinlang ng distansya sa laser rangefinder ng kaligtasan sa mata ng tao
Kino-convert ng pulsed laser rangefinder ang distansya sa pagitan ng target at ng target sa pagitan ng oras ng laser pulse na pabalik-balik sa pagitan ng launching point at ng target.Kung ang detektor ng rangefinder ay tumatanggap ng iba pang mga pulso ng laser bago ang nakalarawan na signal ng echo ng target ay umabot sa punto ng paglulunsad, ito ay titigil sa timing, at ang na-convert na distansya ay hindi ang aktwal na distansya ng target, ngunit mas maliit kaysa sa aktwal na distansya ng target.Maling distansya, na nakakamit ang layunin ng panlilinlang sa distansya ng rangefinder.Para sa eye-safe laser rangefinders, ang mga short-wave infrared pulse laser na may parehong wavelength ay maaaring gamitin para ipatupad ang distance deception interference.
Ang laser na nagpapatupad ng interference ng panlilinlang sa distansya ng rangefinder ay ginagaya ang diffuse reflection ng target sa laser, kaya napakababa ng laser peak power, ngunit dapat matugunan ang sumusunod na dalawang kundisyon:
1) Ang wavelength ng laser ay dapat na kapareho ng gumaganang wavelength ng interfered rangefinder.Ang isang interference filter ay naka-install sa harap ng rangefinder detector, at ang bandwidth ay napakakitid.Ang mga laser na may mga wavelength maliban sa gumaganang wavelength ay hindi makakarating sa photosensitive na ibabaw ng detector.Kahit na ang 1.54 μm at 1.57 μm na mga laser na may katulad na wavelength ay hindi makagambala sa isa't isa.
2) Ang dalas ng pag-uulit ng laser ay dapat sapat na mataas.Ang rangefinder detector ay tumutugon sa laser signal na umaabot lamang sa photosensitive surface nito kapag ang range ay sinusukat.Upang makamit ang epektibong interference, ang interference pulse ay dapat man lang na pumiga sa rangefinder wave gate 2 hanggang 3 pulses.Ang range gate na maaaring makamit sa kasalukuyan ay nasa pagkakasunud-sunod ng μs, kaya ang nakakasagabal na laser ay dapat magkaroon ng mataas na dalas ng pag-uulit.Ang pagkuha ng isang target na distansya na 3 km bilang isang halimbawa, ang oras na kinakailangan para sa laser upang bumalik at pabalik nang isang beses ay 20 μs.Kung hindi bababa sa 2 pulso ang ipinasok, ang dalas ng pag-uulit ng laser ay dapat umabot sa 50 kHz.Kung ang pinakamababang hanay ng laser rangefinder ay 300 m, ang dalas ng pag-uulit ng jammer ay hindi maaaring mas mababa sa 500 kHz.Tanging ang mga semiconductor laser at fiber laser ang makakamit ng ganoong mataas na rate ng pag-uulit.
1.2 Pinipigilang interference at pinsala sa mga short-wave infrared camera
Bilang pangunahing bahagi ng short-wave infrared imaging system, ang short-wave infrared camera ay may limitadong dynamic na hanay ng tugon optical power ng InGaAs focal plane detector nito.Kung lumampas ang optical power ng insidente sa itaas na limitasyon ng dynamic range, magaganap ang saturation, at hindi maaaring gumanap ng normal na imaging ang detector.Mas mataas na kapangyarihan Ang laser ay magdudulot ng permanenteng pinsala sa detektor.
Ang tuluy-tuloy at mababang peak power semiconductor laser at fiber laser na may mataas na frequency ng pag-uulit ay angkop para sa tuluy-tuloy na pagsugpo sa interference ng short-wave infrared camera.Patuloy na i-irradiate ang short-wave infrared camera gamit ang isang laser.Dahil sa malaking-magnification condensing effect ng optical lens, ang lugar na naabot ng laser diffused spot sa InGaAs focal plane ay lubhang puspos, at samakatuwid ay hindi maaaring mailarawan nang normal.Pagkatapos lamang na huminto ang pag-iilaw ng laser sa loob ng isang panahon, ang pagganap ng imaging ay maaaring unti-unting bumalik sa normal.
Ayon sa mga resulta ng maraming taon ng pananaliksik at pag-unlad ng mga produktong laser active countermeasure sa nakikita at malapit na infrared na mga banda at maramihang mga pagsubok sa pagiging epektibo ng pinsala sa field, tanging ang mga short-pulse laser na may pinakamataas na lakas ng megawatts at mas mataas ang maaaring magdulot ng hindi maibabalik na pinsala sa TV mga camera sa layo na kilometro ang layo.pinsala.Kung ang epekto ng pinsala ay maaaring makamit, ang pinakamataas na kapangyarihan ng laser ay ang susi.Hangga't ang peak power ay mas mataas kaysa sa detector damage threshold, ang isang pulso ay maaaring makapinsala sa detector.Mula sa pananaw ng kahirapan sa disenyo ng laser, pagkawala ng init at pagkonsumo ng kuryente, ang dalas ng pag-uulit ng laser ay hindi kinakailangang maabot ang frame rate ng camera o mas mataas pa, at ang 10 Hz hanggang 20 Hz ay maaaring matugunan ang aktwal na mga aplikasyon ng labanan.Naturally, ang mga shortwave infrared camera ay walang pagbubukod.
Kasama sa mga focal plane detector ng InGaAs ang mga electron bombardment CCDs batay sa InGaAs/InP electron migration photocathodes at CMOS na binuo sa ibang pagkakataon.Ang kanilang saturation at damage threshold ay nasa parehong pagkakasunud-sunod ng magnitude gaya ng Si-based na CCD/CMOS, ngunit ang InGaAs/InP-based na mga detector ay hindi pa nakuha.Saturation at damage threshold data ng CCD/COMS.
Ayon sa kasalukuyang katayuan ng mga shortwave infrared laser sa tahanan at sa ibang bansa, ang 1.57 μm repetitive frequency solid-state laser batay sa OPO ay pa rin ang pinakamahusay na pagpipilian para sa pinsala ng laser sa CCD/COMS.Ang mataas na atmospheric penetration performance nito at mataas na peak power short pulse laser Ang light spot coverage at single pulse na epektibong katangian ay kitang-kita para sa soft killing power ng long-distance optoelectronic system na nilagyan ng short-wave infrared camera.
2 .Konklusyon
Ang mga short-wave infrared laser na may wavelength sa pagitan ng 1.1 μm at 1.7 μm ay may mataas na atmospheric transmittance at malakas na kakayahang tumagos sa haze, ulan, snow, usok, buhangin at alikabok.Ito ay hindi nakikita ng tradisyonal na low-light night vision equipment.Ang laser sa 1.4 μm hanggang 1.6 μm na banda ay ligtas para sa mata ng tao, at may mga natatanging tampok tulad ng isang mature detector na may peak response wavelength sa hanay na ito, at naging isang mahalagang direksyon ng pag-unlad para sa mga aplikasyon ng militar ng laser.
Sinusuri ng papel na ito ang mga teknikal na katangian at status quo ng apat na tipikal na short-wave infrared laser, kabilang ang phosphor semiconductor lasers, Er-doped fiber lasers, Er-doped solid-state lasers, at OPO-based solid-state lasers, at nagbubuod sa paggamit ng mga short-wave infrared laser na ito sa photoelectric active reconnaissance.Mga karaniwang aplikasyon sa anti-reconnaissance.
1) Ang tuluy-tuloy at mababang peak power high repetition frequency phosphor semiconductor lasers at Er-doped fiber lasers ay pangunahing ginagamit para sa auxiliary lighting para sa long-distance stealth surveillance at pagpuntirya sa gabi at pinipigilan ang interference sa mga short-wave infrared camera ng kaaway.Ang mga high-repetition na short-pulse phosphor semiconductor laser at Er-doped fiber laser ay mainam din na pinagmumulan ng liwanag para sa multi-pulse system eye safety ranging, laser scanning imaging radar at eye safety laser rangefinder distance deception interference.
2) Ang mga solid-state na laser na nakabatay sa OPO na may mababang rate ng pag-uulit ngunit may pinakamataas na lakas na megawatts o kahit sampung megawatts ay maaaring malawakang magamit sa flash imaging radar, malayuang laser gating observation sa gabi, short-wave infrared laser damage at tradisyunal na mode remote na mata ng tao Safety laser ranging.
3) Ang miniature Er glass laser ay isa sa pinakamabilis na lumalagong direksyon ng short-wave infrared lasers sa mga nakaraang taon.Ang kasalukuyang mga antas ng lakas at dalas ng pag-uulit ay maaaring gamitin sa mga miniature eye safety laser rangefinder.Sa paglaon, kapag ang peak power ay umabot sa megawatt level, maaari itong magamit para sa flash imaging radar, laser gating observation, at laser damage sa short-wave infrared camera.
4) Ang diode-pumped Er:YAG laser na nagtatago sa laser warning device ay ang pangunahing direksyon ng pagbuo ng high-power short-wave infrared lasers.Ito ay may mahusay na potensyal na aplikasyon sa flash lidar, malayuang pagmamasid sa gating ng laser sa gabi, at pagkasira ng laser.
Sa mga nagdaang taon, dahil ang mga sistema ng armas ay may mas mataas at mas mataas na mga kinakailangan para sa pagsasama ng mga optoelectronic system, ang maliit at magaan na kagamitan sa laser ay naging isang hindi maiiwasang kalakaran sa pagbuo ng mga kagamitan sa laser.Semiconductor lasers, fiber lasers at miniature lasers na may maliit na sukat, magaan ang timbang at mababang power consumption Er glass lasers ay naging pangunahing direksyon ng pagbuo ng short-wave infrared lasers.Sa partikular, ang mga fiber laser na may magandang kalidad ng beam ay may mahusay na potensyal na aplikasyon sa pang-gabi na pantulong na pag-iilaw, stealth surveillance at pagpuntirya, pag-scan ng imaging lidar, at pagkagambala ng laser suppression.Gayunpaman, ang kapangyarihan/enerhiya ng tatlong uri na ito ng maliliit at magaan na laser ay karaniwang mababa, at maaari lamang gamitin para sa ilang short-range na aplikasyon ng reconnaissance, at hindi matugunan ang mga pangangailangan ng long-range reconnaissance at counter reconnaissance.Samakatuwid, ang pokus ng pag-unlad ay upang madagdagan ang kapangyarihan/enerhiya ng laser.
Ang mga solid-state na laser na nakabatay sa OPO ay may magandang kalidad ng beam at mataas na peak power, at ang kanilang mga pakinabang sa long-distance gated observation, ang flash imaging radar at pagkasira ng laser ay halata pa rin, at ang laser output energy at laser repetition frequency ay dapat na dagdagan pa. .Para sa diode-pumped Er:YAG lasers, kung ang lakas ng pulso ay tumaas habang ang lapad ng pulso ay higit na pinipiga, ito ang magiging pinakamahusay na alternatibo sa mga OPO solid-state laser.Ito ay may mga kalamangan sa long-distance gated observation, flash imaging radar, at laser damage.Mahusay na potensyal na aplikasyon.
Higit pang impormasyon ng produkto, maaari kang pumunta sa aming website:
https://www.erbiumtechnology.com/
E-mail:devin@erbiumtechnology.com
WhatsApp: +86-18113047438
Fax: +86-2887897578
Idagdag: No.23, Chaoyang road, Xihe street, Longquanyi distrcit, Chengdu,610107, China.
Oras ng Pag-update: Mar-02-2022
