Podrobné vysvětlení světelného zdroje fázového fotoelektrického dálkoměru
Mezi světelné zdroje fázového dálkoměru patří především gallium arsenidové (GaAs) diody a helium-neonové (He-Ne) plynové lasery. První jmenovaný se obecně používá v hledáčku krátkého dosahu a druhý se používá v hledáčku středního a dlouhého dosahu. Následuje úvod k těmto dvěma světelným zdrojům.
(1) Dioda z arsenidu galia (GaAs).
Gallium arsenid (GaAs) dioda je krystalová dioda. Stejně jako běžná dioda má také uvnitř přechod, jak je znázorněno na obrázku {{0}}. Jeho dopředný odpor je malý a zpětný odpor je velký. Když je silný proud injektován v dopředném směru, infračervené světlo s vlnovou délkou mezi 0,72 a 0,94 m bude vycházet z křižovatky a intenzita vyzařovaného světla se bude měnit s velikostí injektovaného proudu, lze ji tedy jednoduše změnit změnou napájecího proudu Modulace výkonu intenzity světla je tzv. "modulace stejnosměrného proudu". To je velmi smysluplné pro použití dálkoměru jako zdroje světla, protože může přímo modulovat intenzitu světla a není potřeba vybavovat modulátor složitou konstrukcí a vysokou spotřebou energie. Kromě toho má světelný zdroj s galliumarsenidovou diodou ve srovnání s jinými zdroji světla výhody malých rozměrů, nízké hmotnosti, pevné struktury a bez obav z vibrací, což přispívá k miniaturizaci a přenositelnosti dálkoměru.
(2) Helium-Ne (He-Ne) plynový laser
Hélium-neonový plynový laser se skládá z výbojové trubice, zdroje buzení a rezonanční dutiny. Výbojová trubice je krystalová trubice s vnitřním průměrem několika milimetrů. Trubice je naplněna směsným plynem helia a neonu. Délka trubky se pohybuje od několika centimetrů do desítek centimetrů. Čím delší elektronka, tím vyšší výstupní výkon. Na obou koncích tubusu jsou instalována opticky precizně opracovaná okna Brewster. Budicí výkon může obecně používat metody stejnosměrného, střídavého nebo vysokofrekvenčního vybíjení. V současné době je nejpoužívanější metoda stejnosměrného vybíjení a její výhodou je stabilní výkon laseru. Rezonanční dutina se skládá ze dvou sférických zrcadel, z nichž jedno je zcela reflexní a druhé částečně průhledné. Jeho propustnost je 2 procenta, to znamená, že odrazivost je stále 98 procent.
Atom helia ve výbojce při buzení budícího zdroje plynule přeskakuje na vysokou energetickou hladinu. Když se srazí s atomem neonu, energie se plynule přenáší na atom neonu, takže atom neonu plynule přeskakuje na vysokou energetickou hladinu a vrací se na vysokou energetickou hladinu. na základní úroveň. Současně jsou při excitaci fotonů atomy neonu na vysoké energetické úrovni stimulovány k vyzařování zpět na základní energetickou úroveň a v tomto okamžiku jsou produkovány nové fotony. Obecně řečeno, většina fotonů vyskočí stěnou trubice nebo bude stěnou trubice absorbována a pouze fotony podél osy stěny trubice se budou odrážet tam a zpět mezi dvěma zrcadly, což má za následek kontinuální záření a zesilování světla. .
Brewsterovo okno je vysoce leštěná křišťálová deska a úhel mezi normálou povrchu okna a osou trubky se nazývá Brewsterův úhel. Tento úhel se mění s materiálem okna, v případě krystalových oken je přibližně roven 56o. Když světelná vlna dopadá na okénko podél osy trubice, složka elektrické vibrace světelné vlny podél povrchu papíru (na obrázku je označena šipkou) bude zcela přenesena bez odrazu; zatímco složka ve směru kolmém k povrchu papíru (na obrázku vyznačeno šipkou) Černé tečky) se odráží, takže zbývající světlo je lineárně polarizované světlo vibrující podél papíru. Poté tento druh světla běží tam a zpět v rezonanční dutině, protože nově zrozené fotony stimulovaného záření mají stejný směr vibrací jako původní fotony, to znamená, že akumulované světlo je vždy lineárně polarizované světlo vibrující podél směru Proto, kdykoli projdou Brewsterovým oknem tam a zpět, téměř všechny projdou s malou ztrátou světla.
Laser vybavený Brewsterovým oknem vydává přímo lineárně polarizované světlo, takže skupina fotoelektrických modulátorů nepotřebuje polarizátor, čímž se zabrání dopadajícímu světlu obecného modulátoru, které způsobuje asi 50% ztrátu intenzity světla v důsledku průchodu polarizátorem. Vady. Maximální dosah dálkoměru vybaveného výše uvedeným laserem proto může dosáhnout 40-50 km.
Laser emitovaný hélium-neonovým plynovým laserem má velmi stabilní frekvenci a fázi, vysokou směrovost a kontinuální emisi, takže je široce používán v laserovém měření vzdálenosti, kolimaci, komunikaci a holografii. Plynový helium-neonový laser má však i své nevýhody, to znamená, že účinnost je velmi nízká a poměr jeho výstupního výkonu k příkonu je pouze jedna tisícina. Proto je výstupní výkon laseru na laserovém dálkoměru pouze asi 2-5 mW.
