Odborné znalosti

Aplikace 1550nm jednofrekvenčního laditelného vláknového laseru

2021-09-01
Jednofrekvenční vláknové lasery mají jedinečné vlastnosti, jako je ultratenká šířka čáry, nastavitelná frekvence, ultra dlouhá koherenční délka a ultranízká hlučnost. Technologie FMCW na mikrovlnném radaru může být použita pro ultra vysoce přesnou koherentní detekci cílů na ultra velké vzdálenosti. Změňte tržní koncepty snímání vláken, lidar a laserový rozsah a pokračujte v provádění revoluce v laserových aplikacích až do konce.

Aplikace při snímání optických vláken:
Vláknové lasery s ultra-úzkou šířkou čáry lze aplikovat na distribuované vláknové snímací systémy pro detekci, lokalizaci a klasifikaci cílů vzdálených až 10 kilometrů. Jeho základním aplikačním principem je frekvenčně modulovaná technologie spojitých vln (FMCW), která může poskytnout nízkonákladovou, plně distribuovanou senzorovou bezpečnostní ochranu pro jaderné elektrárny, ropovody, vojenské základny a hranice národní obrany.
V technologii FMCW se výstupní frekvence laseru neustále mění kolem své střední frekvence a část laserového světla je spojena s referenčním ramenem s pevnou odrazivostí. V heterodynním koherentním detekčním systému působí referenční rameno jako lokální oscilace. Role LO (LO). Jako senzor funguje další velmi dlouhé optické vlákno, viz obrázek 2. Laserové světlo odražené od snímacího vlákna se smísí s referenčním světlem z lokálního oscilátoru za vzniku optické frekvence úderů, která odpovídá rozdílu časového zpoždění, které má zkušený. Vzdálenou informaci o snímacím vláknu lze získat měřením tepové frekvence fotoproudu na spektrálním analyzátoru. Distribuovaný odraz na snímacím vláknu může být nejjednodušším Rayleighovým zpětným rozptylem. Prostřednictvím této technologie koherentní detekce lze snadno detekovat signály s citlivostí až -100 dB.
Současně, protože signál úderu fotoproudu je úměrný signálu odraženého světla a výkonu referenčního světla z lokálního oscilátoru a referenční světlo má také funkci zesilování signálního světla, může tato technologie snímání dosáhnout jiný proud Žádná technologie snímání optických vláken nemůže dosáhnout dynamického měření na ultra dlouhé vzdálenosti. Vnější faktory, které interferují se snímacím vláknem, jako je tlak, teplota, zvuk a vibrace, budou přímo ovlivňovat odražené laserové světlo, čímž dojde k detekci těchto vnějších prostředí.
Avšak pro jakýkoli soubor koherentního systému technologie FMCW je nejkritičtější částí potřeba světelného zdroje s dlouhou koherenční délkou pro dosažení vysoké prostorové přesnosti a velkého rozsahu měření. Komunikace s optickými knihovnami myslí to, co si myslíte vy, a přizpůsobuje vám různé ultraúzké vláknové lasery. Tyto lasery těží z patentované technologie Spojených států, frekvence je naprosto jednotná a koherenční délka může dosahovat desítek kilometrů, což je nejideálnější zdroj světla v technologii FMCW. Vláknový laser vybavený komunikací s optickou knihovnou má nejdelší snímací vzdálenost více než 10 kilometrů, zatímco detekční vzdálenost DFB laserových diod na trhu je jen několik set metrů. Vzhledem k tomu, že pouze jeden takový laser a fotodetektor může sledovat změny částí snímajících ultra velké vzdálenosti, může snímací systém upgradovat současné bezpečnostní standardy za velmi nízkou cenu, což může být široce používáno v široké řadě aplikací. , Dálková vnitřní bezpečnost a vojenská pole.

Laserové ukazovátko a vojenský dosah:
V současné době je vojenská integrovaná platforma ISR (zpravodajství, sledování, průzkum) obvykle vybavena elektro-optickým zobrazovacím systémem, který obecně dokáže snímat na velké vzdálenosti a přesně lokalizovat pohyb malých cílů, jako jsou nosné rakety a tanky. Kvůli vlivu přesnosti terénu zobrazovacího systému však systém obecně nemůže přenést přesnou polohu cíle na tyto velitelské platformy, aby nasměroval zbraň na cíl. Ve skutečnosti armáda vždy měla obrovskou poptávku po levných laserových cílech na ultra dlouhé vzdálenosti (několik stovek kilometrů) a ultra-vysoké přesnosti (méně než 1 metr) laserové indikace/rozsahu z hlediska systémů ISR. .
V současnosti je měřicí vzdálenost běžného komerčního laserového dálkoměru 10-20 kilometrů, což je omezeno jeho dynamickým rozsahem a citlivostí měření a nemůže splňovat požadavky vojenského systému ISR. V současné době je většina laserových dálkoměrů založena na principu optické reflexe v časové oblasti pulzních laserů. Skládají se z rychlých fotodetektorů a jednoduchých analyzátorů, které přímo detekují světelné pulzní signály odražené od cíle. Přesnost měření je obvykle 1-10 metrů, což je omezeno šířkou pulzu laseru (vzhledem k 3-30nm dlouhému laserovému pulzu). Čím kratší je laserový puls, tím vyšší je přesnost měření a výrazně se zlepší i šířka pásma laserového měření. To nepochybně zvýší detekční šum, čímž se zkrátí vzdálenost dynamického měření. Protože signál fotoproudu je lineárně úměrný energii odraženého světelného signálu, tyto zesílené šumy omezují citlivost detekčního signálu. Z tohoto důvodu je nejdelší měřicí vzdálenost současného vojenského laserového dálkoměru pouhých 10-20 kilometrů.
Na principu technologie FMCW může být 1550nm ultratenký vláknový laser široce používán při indikaci laserových cílů a laserovém dosahu na stovky kilometrů, takže platforma ISR může být postavena s velmi nízkými náklady. Sada laserové indikace/rozsahu na ultra velkou vzdálenost se skládá z laseru, kolimátoru a přijímače a analyzátoru signálu. Frekvence laseru s úzkou šířkou čáry je lineárně a rychle modulována. Vzdálenou informaci lze získat měřením signálního světla odraženého od cíle a smícháním referenčního světla pro vytvoření fotoproudu. V systému technologie FMCW určuje vzdálenost a citlivost měření šířka čáry nebo délka koherence laseru. Šířka čáry vláknového laseru poskytovaná Optical Library Communication je pouhých 2 khz, což je o 2-3 řády méně než šířka čáry nejlepšího polovodičového laseru na světě. Touto důležitou funkcí lze dosáhnout laserové indikace a měření vzdálenosti stovek kilometrů a přesnost je až 1 metr nebo dokonce méně než 1 metr.
Laserový indikátor/měřicí přístroj vyrobený z tohoto vláknového laseru má mnoho výhod oproti většině současných laserových indikátorových/měřicích přístrojů založených na pulzních laserech, včetně velmi dlouhé dynamické vzdálenosti, velmi vysoké citlivosti měření a bezpečného pro lidské oči, malých rozměrů, nízké hmotnosti, stabilní a pevný, snadno se instaluje atd.

Dopplerův lidar:
Obecně řečeno, koherentní radarové systémy vyžadují pulzní zdroje laserového světla, a aby mohly generovat heterodyní nebo homodynní signály pro Dopplerovo snímání, musí tyto lasery také pracovat na jedné frekvenci. Tradičně se však takové lasery obecně skládají ze tří částí: dílčí laser, hlavní laser a řízení složitého obvodu. Mezi nimi je sublaser vysoce výkonný pulzní laserový oscilátor, hlavní laser je nízkovýkonový, ale velmi stabilní kontinuální laser a elektronická řídicí část se používá hlavně k ovládání a udržování jednofrekvenční oscilace sublaseru. . Není pochyb o tom, že tento tradiční jednofrekvenční pulzní laser je příliš objemný a čelí velkým výzvám v oblasti odolnosti a robustnosti a nelze jej zvětšit, protože vyžaduje častou a obtížnou kalibraci citlivých diskrétních optických součástí. Současně musí být přizpůsobeno tomu, aby se zárodečný signál z hlavního laseru mohl hladce spojit s vedlejším laserem.
Jednofrekvenční, celovláknový Q-spínaný pulzní vláknový laser může uspokojit ultra silný a kompaktní Dopplerův lidarový systém. Tento nový laser může pracovat samostatně s lokálním oscilátorem, může být také frekvenčně blokován pro pulzní provoz a může být také použit jako zdroj zárodků pro vstřikování laserů prostřednictvím lokálního oscilátoru. Odražený Dopplerův frekvenční posun lze snadno přečíst kontrolou fotoproudu generovaného smícháním referenčního světla a signálního světla. Vláknový laser s kontinuální vlnou od společnosti Optical Library Communication je váš ideální zdroj zárodků. Má vysoký stupeň kompatibility s naším celovláknovým pulzním vláknovým laserem. Všechna optoelektronická zařízení jsou integrována v malé a lehké krabičce, která je velmi vhodná pro práci v terénu. Vzhledem k přirozené vlnovodné struktuře vlákna vláknový laser vůbec nevyžaduje optické vyrovnání a seřízení. Současně, pokud neprovedeme komplexní nelineární frekvenční konverzi, současné krystalové pevnolátkové lasery obecně nemohou přímo vydávat vlnovou délku 1550 nm, která je bezpečná pro lidské oko. Díky tomu jsou naše erbiem dopované vláknové lasery atraktivnější a stávají se tak jedním z nejlepších světelných zdrojů pro lidar.