Приемники лазерного излучения

Рассмотрим приемники лазерного излучения, оптимальные в смысле крите-р иев Неймана-Пирсона, и идеального наблюдателя (минимизация вероятности пропуска сигнала при заданной. вероятности ложной тревоги и минимизация среднего риска). [c.99]

Глава 5 Приемники лазерного излучения [c.101]

Высокие плотности мощности и энергии, получаемые в современных лазерных установках, могут приводить к нелинейным оптическим эффектам, которые отсутствуют при работе с обычными световыми потоками. Поэтому необходимо сводить к минимуму взаимодействие между излучением и системами контроля. Общим требованием для всех методов измерения является по возможности максимальное удаление приемника излучения от лазера. Однако, если это требование выполнить не удается и излучение контролируется непосредственно около лазера, то необходимо тщательно его отфильтровывать, чтобы исключить попадание на приемник спонтанного излучения света лампы накачки, а при работе в инфракрасном диапазоне и осветительных приборов. [c.94]

В одной главе невозможно рассмотреть все детали техники измерений энергии и мош,ности в инфракрасном, видимом и ультрафиолетовом диапазонах. Здесь дается в общих чертах обзор различных существующих методик, их преимущества и недостатки, но особый упор будет сделан на те из них, которые оказались наиболее подходящими для измерения лазерного излучения. Первые параграфы главы введут читателя в обширную литературу по чувствительным датчикам и приемникам излучения. В последующих же параграфах речь будет идти о конкретных характеристиках устройств, которые оказывают влияние на точность и ошибки измерений, в том числе о чувствительности, спектральной чувствительности, ограничениях по мощности и плотности мощности, обусловленных насыщением или возможностью повреждения излучением. Сюда включаются также точность калибровки и возможность самой калибровки. Для большей ясности изложению задач измерения предпосылаются определения единиц и понятий. [c.108]

Лазерное излучение обнаруживается по качественным и количественным эффектам, возникающим при взаимодействии электромагнитного излучения с материальными телами. Приемник или датчик преобразует электромагнитную энергию в другие виды энергии, обычно в электрическую, тепловую или механическую, благодаря чему она может быть обнаружена и измерена. В общем случае электромагнитный поток лазера преобразуется в электрический ток, а ток в свою очередь преобразуется [c.108]

В качестве приемника индикатора мощности лазерного излучения применен преобразователь мощности ТИ-3, отличающийся высокими эксплуатационными параметрами. Рабочий диапазон ТИ-3 — 0,1-100 Вт, время установления стационарного режима 50 с. Излучение на вход приемника ТИ-3 34 на рис. 6.4) подается от светоделительной пластины 33, установленной на выходе УМ. Термическая ЭДС, возникающая в преобразователе мощности ТИ-3 и пропорциональная мощности падающего излучения, либо поступает непосредственно на индикаторный прибор (например, милливольтметр М-135), либо служит в качестве сигнала для введения обратной связи в источник питания с целью поддержания мощности излучения на заданном уровне. [c.171]

В работе [25] отмечается, что в большинстве практических случаев чувствительность метода снижается на 3—4 порядка из-за флуктуаций лазерного излучения, различного рода фоновых сигналов и несовершенства приемно-передающей системы. Этот метод применяется для определения спектрального пропускания атмосферы на горизонтальных и слабонаклонных трассах при длине трассы 10 км и более. Атмосферный спектрофотометр состоит из лазерного (или теплового) источника и приемной системы в конечной точке трассы (возможно возвращение луча к месту расположения источника поворотным зеркалом, расположенным в средней точке трассы). Серьезной проблемой в таких измерениях является перехват всего пучка, прошедшего через трассу, так как размеры пучка и его положение на входной апертуре приемника флуктуируют из-за рефракции и турбулентности. [c.194]

Из-за высокой спектральной плотности мощности лазерных источников шумы приемников обычно не играют роли. Стабилизация интенсивности лазерного излучения еще более увеличивает чувствительность аппаратуры. [c.145]

В главах 1 и 2 книги содержатся сведения о турбулентных флуктуациях показателя преломления и методах теории распространения электромагнитных волн оптического диапазона в случайно-неоднородных средах. Специальный раздел посвящен методам решения задач на локационных трассах. В главах 3—6 излагаются результаты экспериментальных и теоретических исследований статистических характеристик поля пучков оптического излучения, распространяющегося в турбулентной атмосфере на связных трассах. Анализируются средняя интенсивность, когерентность, пространственно-временная структура флуктуаций фазы и интенсивности излучения, случайная рефракция оптических пучков в зависимости от турбулентности на трассе и параметров приемной и передающей оптических систем. В главах 7 и 8 рассматриваются результаты исследований распространения лазерного излучения на локационных трассах. Дается последовательный теоретический анализ влияния интенсивности турбулентности, свойств отражающей поверхности и параметров лазерного источника, отражателя и приемника на эффекты, обусловленные корреляцией встречных волн. Систематизируются результаты экспериментальных исследований распространения лазерного излучения на трассах с отражением в турбулентной атмосфере. В главе 9 описаны методы и аппаратура лазерного зондирования атмосферной турбулентности. [c.6]

Из теории Ми следует, что ансамбль частиц, состоящих из идеальных сфер, при рассеянии строго назад должен сохранять состояние поляризации, присущее пучку возбуждающего излучения. Например, если лазерное излучение линейно поляризованно в какой-то плоскости, то и однократно рассеянное в направлении 180° поляризованно в этой же плоскости. Возможное изменение состояния поляризации за счет конечного значения угловых апертур приемника и передатчика в системах лазерной локации, как правило, пренебрежимо мало из-за малости апертур. Поэтому наблюдающаяся в экспериментах деполяризация однократно рассеянного излучения обусловлена отклонением формы частиц от сферической. Если оптические свойства аэрозоля вдоль трассы зондирования остаются неизменными, то такой же должна оставаться деполяризация однократно рассеянного излучения, поскольку в этом случае отношение второй компоненты вектора Стокса к первой зависит лишь от отношения соответствующих компонент матрицы рассеяния и не зависит от оптической толщи. [c.96]

Остановимся сначала на степени направленности лазерного излучения. Уже давно существуют оптические устройства, создающие узкие, слабо расходящиеся пучки света. Лучшими из них были прожекторы. Для многих целей прожекторы применяются сейчас и будут применяться в дальнейшем. Однако угол расходимости прожекторного луча сравнительно высок. Луч очень хорошего прожектора, направленного в сторону Луны, создает пятно диаметром 30—40 тыс. км, что превышает диаметр самой Луны. Самые лучшие приемники, размещенные па Луне, не смогут зарегистрировать падающего потока. Он будет слишком слаб. [c.23]

При организации поражающей лазерной помехи в зону, где предполагается присутствие ОЭП противника, направляется излучение лазера и осуществляется поиск и определение координат ОЭП, после чего формируется лазерное излучение для поражающего воздействия. Излучение лазера на входе ОЭП может концентрироваться оптической системой в фокальной плоскости объектива, в результате на приемнике создается поток излучения высокой плотности, который и разрушает элементы прибора [99, 104, 148, 150]. В табл. 3.3 приведены пороговые значения плотности лазерного излучения (облученности) для длины волны 1,06 мкм, разрушающие передние ер и задние поверхности оптических деталей [150]. [c.69]

Возможно множество случаев, когда равномерное мощное фоновое излучение действует кратковременно,, например при попадании прямых солнечных лучей, лазерного излучения или вспышек орудий в момент выстрелов. За рубежом для защиты от таких помех вводят специальное устройство затворного типа, управляемое индикатором мощной фоновой засветки. Индикатором мощной фоновой засветки может служить пороговое устройство, установленное на выходе основного оптико-электронного канала ОЭП, либо специальный оптико-электронный канал, содержащий, как, например, предлагается в [55], несколько приемников излучения, соединенных через конденсаторы и полевые транзисторы с усилителем, имеющим нелинейную характеристику и широкий динамический диапазон. Каждый приемник излучения работает независимо, и относительно высокая освещенность одного из них не влияет на чувствительность других. [c.170]

Мгновенная мощность Ps v,i) лазерного излучения, пришедшего на приемник, может быть описана выражением [c.266]

Доплер (1803—1853) исследовал эффекты, связанные с движением источника излучения и наблюдателя, и сформулировал хорошо известный принцип, согласно которому при относительном движении источника и приемника частота волны, испускаемой источником, в системе отсчета, связанной с приемником, изменяется [207]. Поскольку это положение составляет основу действия лазерных доплеровских измерителей скорости, обсудим его несколько подробнее. [c.278]

Лазерное устройство сигнализации (ЛУС). Устройство предназначено для установления оптической связи между передатчиком и приемником, входящими в систему ЛУС, и для фиксации нарушений этой связи. Оно может быть использовано для сигнализации о превышении габаритных размеров транспортных устройств по сравнению с допустимыми, для охраны различных объектов, территорий и т. д. Устройство выполнено в виде переносных приборов питание может осуществляться от аккумуляторов, батарей и выпрямителей с напряжением 9—12 В. Используется полупроводниковый лазер с длиной волны излучения 0,9 мкм. Максимальная дальность связи до 100 м, потребляемая мощность от источника питания менее 1 Вт. [c.319]

Используемый для зондирования атмосферы лазерный локатор или лидар включает в себя передающее и приемное устройства. Передающее устройство обычно состоит из лазера, телескопа 1и поворотного стола приемное устройство — из телескопа, поворотного стола, приемника излучения с системой фильтров, усилителя слабых сигналов, затворов, регистратора излучения, анализатора [103, 104]. Принцип действия лидеров основан на излучении, рас- [c.127]

При зондировании водяного пара из космоса перспективной является также область 3 мкм [9]. Во-первых, в этой области расположены многочисленные линии поглощения Н2О разной интенсивности, относящиеся к колебательно-вращательным полосам основных колебательных частот V3 и vi с центрами 2,66 и 2,73 мкм и обертона 2v2 (3,14 мкм). Во-вторых, в этом спектральном диапазоне эффективно работают полупроводниковые приемники лазерного излучения на основе InSb и InAs, имеющие на [c.195]

В связи с этим приемники лазерного излучения могут быть разделены на четыре класса амплитудные, частотные, фазовые и вре-мя-импульсные. Для высокоточных лазерных центрирующих устройств выбор приемников излучения (ПЧЦЗ) определяется характером реперной оси, принятой в качестве опорного направления. [c.40]

В тех случаях, когда метод центрирования по контрасту интенсивности не обеснечивает построение помехоустойчивой и стабильной измерительной системы, необходимо вводить модуляцию лазерного луча. В результате на выходе приемника будет получен сигнал неременного тока (напряжения), что позволит использовать усилитель переменною тока. В этом случае одновременно исключается и дрейф пуля вследствие нестабильности характеристик приемника лазерного излучения. [c.49]

В этом случае производная прищедщего на приемник лазерного излучения по частоте равна [c.267]

Явления генерации кратных, разностных и суммарных гармоник нашли многочисленные научно-технические применения. Ценность этих явлений для лазерной техники обусловлена тем, что удвоение частоты лазерного излучения или смешивание излучений двух лазеров в нелинейной среде позволяет получать мощный поток когерентного света в области спектра, отличной от исходной. Например, удвоение частоты излучения лазеров на красителях, генерирующих в видимой области спектра (см. 231), обеспечивает когерентное излучение с плавной перестройкой частоты в ультрафиолетовой области. Особый интерес представляет смешивание инфракрасного излучения со светом мощных лазеров (рубинового или неодимового). Дело в том, что приемники инфракрасного излучения значительно уступают по чувствительности и инерционности приемникам, применяемым в видимой и ультрафиолетовой областях. В инфракрасной области очень плохо разработана фотография. Смешивание же излучения, например, с Я, = 4 мкм и 0,694 мкм (рубиновый лазер) дает желтый свет с длиной волны 0,591 мкм, который можно регистрировать и визуально, и фотографически, и с помощью фотоумножителя. Таким способом удается регистрировать даже слабое тепловое излучение. [c.845]

ПО углу всего 200 угловых секунд, т. е. обеспечивает меньшую точность, чем первый. В качестве приемников излучения оба канала оснап1ены фотоумножителями, т. е. наиболее чувствительными элементами из имеющихся. Перед приемником излучения располагается интерференционный фильтр с полйсой пропускания всего в 1,5 ангстрема. Это резко снижает долю приходящего излучения от фона. Полоса пропускания согласована с длицой волны излучения лазера, чем обеспечивается прохождение на приемник толька своего лазерного излучения. Данные инфракрасного датчика следующие диаметр оптической системы — 220 мм, угол поля зрения— 4 градуса, фокусное расстояние — 100 мм, приемник излучения — серно-свинцовый фотоэлемент. [c.143]

Сообщается о наличии за рубежод тренажеров для обучения солдат стрельбе из стрелкового оружия. Например, тренажер типа DFS [52] состоит из лазерного излучателя, который крепится на винтовке М16, пулемете или оружии другого типа. Источник излучения на арсениде галлия излучает на волне 0,905 мкм и может создать на роговице глаза плотность энергии 5,6-10 Дж/см , а это значительно меньше безопасного уровня, за который принят уровень в 10 Дж/см . Кроме того, в комплект аппаратуры входят батарея питания, восемь приемников —индикаторов попадания лазерного излучения и блок с логическим устройством. Такой имитатор обеспечивает проведение тактических учений. При этом используют центральную ЭВМ, которая позволяет объективно оценивать результаты учений и стрельб. При попадании вспышки выстрела из имитатора на один из приемников излучения вырабатывается кодовый импульс, который с помощью передатчика системы измерения дальности RMS-2, также переносимой солдатом в ранце, передается на центральную ЭВМ. Она обрабатывает результаты и сообщает участникам боя , а также посредникам, о результатах стрельбы каждого солдата и о количестве убитых . При этом сигнал убит слышит сам солдат с помощью зуммера, размещенного в его щлеме. [c.169]

Картины лазерного излучения могут быть просканированы при помощи сервомеханизма, который при заданном вертикальном положении перемещает фотоприемник по сечению пучка горизонтально. Сигнал с приемника подается на вход У самописца, у которого сигнал на входе X пропорционален горизонтальному перемещению приемника. Таким образом получается график зависимости интенсивности от горизонтального положения. [c.59]

К фотохимическим методам измерения мощности и энергии относятся фотографические и актинометрические методы. Тот и другой представляют собой по существу метод измерения полной энергии, хотя иногда позволяют измерять оптическую мощность при помощи дополнительных устройств, обеспечивающих развертку во времени. Например, выход лазера непрерывного действия можно измерить, экспонируя фотохимический приемник под лазерным излучением в течение известного интервала времени. Зависимость мощности от времени можно найти, развертывая линейное или точечное изображение источника вдоль пленки (такие приборы обычно называют скоростными фоторегистраторами ). [c.125]

Чувствительность обычно измеряют, когда приемник работает в условиях максимальной обнаружительной способности и облучается немонохроматическим излучением черного тела, соответствующим температуре 500° К. Поэтому измеренное значение чувствительности мало говорит о мощностной чувствительности приемника к монохроматическому лазерному свету. Спектральную чувствительность приемника можно получить путем сравнения с радиационным термостолбиком. Если имеется график или таблица относительной спектральной чувствительности, то чувствительность приемника к излучению с данной длиной волны можно получить как [c.143]

Методов измерения световой мощности очень много. Но при измерении такими методами импульсов высокой интенсивности твердотельных лазеров размеры установок и быстродействие, динамический диапазон, свойства насыщения оказываются несовместимыми с задачей воспроизведения с разрешением во времени точных значений интенсивности лазера. Типичная приемная система, пригодная для измерения выходной мощности лазера с высоким уровнем интенсивности, состоит из ослабителя для уменьшения интенсивности лазерного излучения приемника, преобразующего оптическую энергию в ток или напряжение, и выходного прибора для регистрации формы импульса (или пико- [c.182]

Распространение лазерного излучения в средах с дискретными центрами теплопереноса в среду сопровождается акустогидроди-намическими явлениями, вызываюш,ими стохастизацию среды и соответственно процессы нелинейного светорассеяния и самофокусировки пучка [30, 32]. С другой стороны, лазерная генерация акустического излучения может представлять самостоятельный интерес в приложении к проблеме зондирования. Действительно, оптико-акустические эффекты несут информацию как об источнике лазерного излучения, так и о поглощающей излучение газовой и дисперсной среде. Кроме того, искусственно созданный лазерным лучом выносной источник звуковой энергии может быть использован в традиционных, схемах акустического зондирования, например, таких, как излучатель — приемник для определения спектрально-акустических и метеорологических характеристик нижнего километрового слоя атмосферы. [c.200]

Наряду с полезным сигналом на фотоприемник попадает также фоновое излучение. Оно обусловлено оптическим излучением, существующим в атмосфере в полосе приемника (например, излучение Солнца), и рассеянным излучением зондирующего лазерного импульса на частоте зондирования (аэрозольное и рэлеев-ское рассеяние) и частоте приема. Последний, практически неустранимый фоновый сигнал, может быть обусловлен одно- или мно-гофотонной люминесценцией или комбинационным рассеянием в газах атмосферы (включая как основные — азот и кислород, так и малые — в первую очередь водяной пар — компоненты атмосферы), а также свечением аэрозоля, нагретого мощным лазерным излучением. Оцененная из самых общих соображений пороговая концентрационная чувствительность флуоресцентного спектрального анализа газовых составляющих, для которых do/dQ 10 mV p, ограниченная оптической помехой из-за неконтролируемой люминесценции, может достигать уровня 1 ppt. [c.150]

Метод оптического гетеродинирования развивался в работах [1, 5, 6, 15] как для решения прямой задачи исследования особенностей когерентного приема лазерного излучения, прошедшего атмосферу, так и для решения обратной задачи определения параметров среды. В соответствии с использовавшейся геометрией размеш,ения приемника и передатчика основными являются две схемы экспериментов локационная, в которой передатчик и приемник находятся в одном и том же пункте, а световой пучок проходит трассу дважды за счет отражения, и связная, когда передатчик и приемник находятся на противоположных концах трассы. В качестве опорного (гетеродинного) излучения в локационной схеме часто используют часть выходного излучения пе-редаюш,его ОКГ, отводимую с помош,ью светоделителя, с после-дуюш,им сдвигом частоты за счет продольного или поперечного доплер-эффекта. Благодаря этому приему удается обеспечить необходимую когерентность сигнального и опорного пучков. [c.66]

В зарубежных источниках отмечается, что для организации лазерного помехового излучения необходима аппаратура, обеспечивающая как минимум решение двух задач анализ параметров ОЭП противника (прием излучения от ОЭП) и создание излучения в направлении ОЭП. В работе 73] рассмотрены три варианта оптической системы (рис. 3.9), обеспечивающие одновременно прием излучения определенной длины волны или определенного оптического диапазона и создание помехового лазерного излучения в направлении к источнику принятого излучения. Каждая система содержит основное зеркало (1), два контррефлектора (2 и 5), приемник излучения 4) и источник лазерного излучения (5). [c.71]

При частотной модуляции лазерного излучения электрический сигнал, поступающий на вход усилителя несущей частоты с фото-приемника ПЧЦЗ, будет [c.52]

Так как длина волны лазерного излучения на несколько порядков меньше, а угловая ширина луча гораздо уже соответствующих параметров радиосистем, то появляется реальная возможность для создания приемной системы, работающей в оптическом диапазоне, размеры которой в тысячи раз меньше радиоприемных устройств [9,,, 36]. Приемное оптическое устройство фокусирует принятое излучение на ОКУ. При воздействии на ОКУ слабого сигнала определенной частоты возникает стимулированное излучение, в результате чего сигнал усиливается и поступает далее на фотоэлектрические приемники излучения, преобразующие световую энергию в электрический ток. К фотоприеиникам светового потока относятся фото- [c.212]

Значительного улучшения характеристик ИК интроскопов удалось добиться, используя в качестве зондирующего излучения лазерный луч ИК диапазона, а в качестве приемника — ИК ви-дикон. Лазерный луч, расширенный с помощью оптической системы, проходит через исследуемый образец и создает на мишени И К видикона изображение неоднородностей исследуемого объекта. При этом возможно получение как качественной информации о распределении неоднородностей в исследуемом материале благодаря визуализации прошедшего потока, так и количественной информации, которую можно получить, анализируя видеосигналы, поступающие с видикона, с помощью соответствующих электронных схем. [c.181]

ОКУ) и другие элементы, назначение которых очевидно из их наименований. Штрихованные соединения между блоками соответствуют световым связям блоки, обведенные штриховыми линиями, включаются в зависимости от используемых методов модуляции (внутренней или внешней) и приема (прямое детектирование или супергетеродикное). Особенностями системы являются прежде всего диапазон рабочих длин волн и когерентность излучения. Эти особенности приводят к необходимости создания устройств точного нацеливания антенн передатчика и приемника, так как диаграммы направленности их могут определяться значениями нескольких дуговых секунд (при малых весах и габаритах антенных систем). Случай широкой диаграммы направленности антенны передатчика имеет место, когда сигнал ОКГ является сложным и состоит из большого числа типов колебаний (мод). Однако, даже если лазер передатчика работает на одном типе колебаний, часто необходимо иметь широкий луч, хотя бы для успешного решения задачи нацеливания (перехвата) и слежения за связным ретранслятором 1). В то же время узкие диаграммы направленности позволяют реализовать существенно большие дальности связи, однако и здесь возникают свои проблемы, связанные с обзором больших объемов пространства узкими лучами за короткие интервалы времени, и проблемы стабилизации направления луча. Создание прецизионных быстродействующих устройств нацеливания узких лучей, обеспечение одномодового режима работы ОКГ, разработка точных устройств сопровождения позволят полностью реализовать экстремальные характеристики направленности лазерных систем. В этом случае сечение луча может приблизительно совпадать с поверхностью апертуры приемной системы, поверхностью ретранслятора или цели кроме того, случай полного перекрытия целью сечения луча имеет место при посадке объекта на земную или лунную поверхность. [c.17]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...