Detaljno objašnjenje izvora svjetlosti faznog fotoelektričnog daljinomjera
Izvori svjetlosti faznog daljinomera uglavnom uključuju galij arsenid (GaAs) diode i helij-neonske (He-Ne) plinske lasere. Prvi se općenito koristi u tražilima kratkog dometa, a drugi se koristi u tražilima srednjeg i velikog dometa. Slijedi uvod u ova dva izvora svjetlosti.
(1) Galijev arsenid (GaAs) dioda
Galij arsenid (GaAs) dioda je kristalna dioda. Poput obične diode, ona također ima spoj iznutra, kao što je prikazano na slici {{0}}. Njegov otpor prema naprijed je mali, a otpor prema natrag velik. Kada se jaka struja ubrizga u smjeru naprijed, infracrveno svjetlo valne duljine između 0.72 i 0,94 m izaći će iz spoja, a intenzitet emitiranog svjetla varirat će s veličinom ubrizgane struje, tako da se može jednostavno promijeniti promjenom struje napajanja. Moduliranje izlaznog intenziteta svjetlosti je takozvana "modulacija istosmjerne struje". Ovo je vrlo značajno da se daljinomjer koristi kao izvor svjetla, jer može izravno modulirati intenzitet svjetla, a nema potrebe opremati modulator složene strukture i velike potrošnje energije. Osim toga, u usporedbi s drugim izvorima svjetla, izvor svjetla s galijevom arsenidnom diodom ima prednosti male veličine, male težine, čvrste strukture i bez straha od vibracija, što pogoduje minijaturizaciji i prenosivosti daljinomjera.
(2) Helij-Ne (He-Ne) plinski laser
Helij-neonski plinski laser sastoji se od izbojne cijevi, izvora pobude i rezonantne šupljine. Ispusna cijev je kristalna cijev s unutarnjim promjerom od nekoliko milimetara. Cijev je ispunjena mješavinom plina helija i neona. Duljina cijevi varira od nekoliko centimetara do nekoliko desetaka centimetara. Što je cijev duža, veća je izlazna snaga. Optički precizno obrađeni Brewster prozori ugrađeni su na oba kraja cijevi. Snaga pobude općenito može koristiti DC, AC ili visokofrekventne metode pražnjenja. Trenutno se najviše koristi metoda pražnjenja istosmjerne struje, a njena prednost je što je izlaz lasera stabilan. Rezonantna šupljina se sastoji od dva sferna zrcala, od kojih je jedno potpuno reflektirajuće, a drugo djelomično prozirno. Njegova propusnost je 2 posto, odnosno refleksija je i dalje 98 posto.
Atom helija u izbojnoj cijevi, pod pobudom izvora pobude, kontinuirano skače na visoku energetsku razinu. Kada se sudari s atomom neona, energija se kontinuirano prenosi na atom neona, tako da atom neona neprestano skače na visoku energetsku razinu, a zatim se vraća na visoku energetsku razinu. na osnovnu razinu. U isto vrijeme, pod pobuđivanjem fotona, atomi neona na visokoj energetskoj razini stimulirani su da zrače natrag na osnovnu energetsku razinu, a novi fotoni nastaju u to vrijeme. Općenito govoreći, većina fotona će iskočiti kroz stijenku cijevi ili će ih stijenka cijevi apsorbirati, a samo će se fotoni duž osi stijenke cijevi reflektirati naprijed-nazad između dva zrcala, što će rezultirati kontinuiranim zračenjem i pojačanjem svjetlosti .
Brewsterov prozor je visoko polirana kristalna ploča, a kut između normale površine prozora i osi cijevi naziva se Brewsterov kut. Ovaj kut varira ovisno o materijalu prozora, u slučaju prozora od kristala približno je jednak 56o. Kada svjetlosni val upadne na prozor duž osi cijevi, komponenta električne vibracije svjetlosnog vala duž površine papira (označeno strelicom na slici) bit će potpuno prenesena bez refleksije; dok se komponenta duž smjera okomitog na površinu papira (označeno strelicom na slici) crne točke) reflektira, tako da je preostala svjetlost linearno polarizirana svjetlost koja vibrira duž papira. Nakon toga, ova vrsta svjetlosti juri naprijed-natrag u rezonantnoj šupljini, jer novorođeni fotoni stimuliranog zračenja imaju isti smjer vibracije kao i izvorni fotoni, to jest, akumulirana svjetlost je uvijek linearno polarizirana svjetlost koja vibrira duž smjera papira, stoga, kad god prolaze naprijed-natrag kroz Brewsterov prozor, gotovo svi prolaze uz mali gubitak svjetla.
Laser opremljen Brewsterovim prozorom izravno emitira linearno polariziranu svjetlost, tako da grupa fotoelektričnog modulatora ne treba polarizator, čime se izbjegava upadna svjetlost općeg modulatora, koja uzrokuje oko 50 posto gubitka intenziteta svjetlosti zbog prolaska kroz polarizator. Nedostaci. Stoga maksimalni domet daljinomjera opremljenog gornjim laserom može doseći 40-50 km.
Laser koji emitira helij-neonski plinski laser ima vrlo stabilnu frekvenciju i fazu, visoku usmjerenost i kontinuiranu emisiju, tako da se široko koristi u laserskom mjerenju udaljenosti, kolimaciji, komunikaciji i holografiji. Međutim, plinski helij-neonski laser ima i svoje nedostatke, a to je da je učinkovitost vrlo niska, a omjer njegove izlazne i ulazne snage je samo tisućinka. Stoga je izlazna snaga lasera na laserskom daljinomjeru samo oko 2-5 mW.
