Детальне пояснення джерела світла фазового фотоелектричного далекоміра
Джерела світла фазового далекоміра в основному включають діоди з арсеніду галію (GaAs) і гелій-неонові (He-Ne) газові лазери. Перший, як правило, використовується в далекомірах ближньої дії, а другий — у далекомірах середньої та великої дальності. Нижче наведено вступ до цих двох джерел світла.
(1) Діод з арсеніду галію (GaAs).
Діод з арсеніду галію (GaAs) — це кристалічний діод. Як і звичайний діод, він також має внутрішній перехід, як показано на малюнку {{0}}. Його опір передньому ходу малий, а опір зворотному – великий. Коли сильний струм вводиться в прямому напрямку, інфрачервоне світло з довжиною хвилі від 0.72 до 0,94 м виходить із з’єднання, і інтенсивність випромінюваного світла змінюватиметься залежно від величини введеного струму, тому його можна просто змінити, змінивши струм живлення. Модулювання вихідної інтенсивності світла є так званою «модуляцією постійного струму». Це дуже важливо для використання далекоміра як джерела світла, оскільки він може безпосередньо модулювати інтенсивність світла, і немає необхідності оснащувати модулятор зі складною структурою та високим енергоспоживанням. Крім того, у порівнянні з іншими джерелами світла джерело світла з арсеніду галію має такі переваги, як малий розмір, легка вага, тверда структура та відсутність вібрації, що сприяє мініатюризації та портативності далекоміра.
(2) Гелій-Ne (He-Ne) газовий лазер
Гелій-неоновий газовий лазер складається з газорозрядної трубки, джерела живлення збудження і резонансного резонатора. Розрядна трубка являє собою кристалічну трубку з внутрішнім діаметром кілька міліметрів. Трубка заповнена сумішшю гелію та неону. Довжина трубки коливається від кількох сантиметрів до десятків сантиметрів. Чим довша трубка, тим вище вихідна потужність. На обох кінцях труби встановлені вікна Брюстера з оптичною точністю. Потужність збудження, як правило, може використовувати постійний, змінний або високочастотний розряд. В даний час найчастіше використовується метод розряду постійного струму, і його перевага полягає в тому, що лазерний вихід є стабільним. Резонансний резонатор складається з двох сферичних дзеркал, одне з яких повністю відбиває, а інше частково прозоре. Коефіцієнт пропускання становить 2 відсотки, тобто відбивна здатність все ще становить 98 відсотків.
Атом гелію в розрядній трубці під дією джерела живлення збудження безперервно переходить на високий енергетичний рівень. Коли він стикається з атомом неону, енергія безперервно передається атому неону, так що атом неону постійно стрибає до високого енергетичного рівня, а потім повертається до високого енергетичного рівня. до базового рівня. У той же час, під дією фотонів, атоми неону на високому енергетичному рівні стимулюються до випромінювання назад на базовий енергетичний рівень, і в цей час утворюються нові фотони. Взагалі кажучи, більшість фотонів вискакує через стінку трубки або поглинається стінкою трубки, і лише фотони вздовж осі стінки трубки відбиватимуться вперед і назад між двома дзеркалами, що призводить до безперервного випромінювання та посилення світла. .
Вікно Брюстера — це високополірована кристалічна пластина, а кут між нормаллю поверхні вікна та віссю трубки називається кутом Брюстера. Цей кут змінюється в залежності від матеріалу вікна, у випадку кришталевих вікон він приблизно дорівнює 56o. При падінні світлової хвилі на вікно вздовж осі трубки складова електричних коливань світлової хвилі вздовж поверхні паперу (позначена стрілкою на малюнку) повністю пройде без відбиття; тоді як компонент уздовж напрямку, перпендикулярного до поверхні паперу (позначений стрілкою на малюнку (чорні крапки)) відбивається, так що решта світла є лінійно поляризованим світлом, що вібрує вздовж паперу. Згодом цей вид світла рухається туди-сюди в резонансній порожнині, оскільки новонароджені фотони стимульованого випромінювання мають той самий напрямок вібрації, що й вихідні фотони, тобто накопичене світло завжди є лінійно поляризованим світлом, що вібрує вздовж напрямку Таким чином, щоразу, коли вони проходять туди-сюди крізь вікно Брюстера, майже всі вони проходять з невеликою втратою світла.
Лазер, оснащений вікном Брюстера, безпосередньо виводить лінійно поляризоване світло, так що групі фотоелектричного модулятора не потрібен поляризатор, таким чином уникаючи падаючого світла загального модулятора, що спричиняє приблизно 50-відсоткову втрату інтенсивності світла через проходження через поляризатор. дефекти. Таким чином, максимальна дальність далекоміра, оснащеного вищевказаним лазером, може досягати 40-50 км.
Лазер, випромінюваний гелій-неоновим газовим лазером, має дуже стабільну частоту та фазу, високу спрямованість і безперервне випромінювання, тому він широко використовується в лазерній локації, колімації, зв’язку та голографії. Однак газовий гелій-неоновий лазер має і свої недоліки, тобто дуже низький ККД, а відношення його вихідної потужності до вхідної становить лише одну тисячну. Тому вихідна потужність лазера на лазерному далекомірі становить лише 2-5 мВт.
