Menurut mekanisme pembuatan yang berbeda dari laser inframerah gelombang pendek, ada tiga jenis laser inframerah gelombang pendek, yaitu laser semikonduktor, laser serat, dan laser keadaan padat.Di antara mereka, laser keadaan padat dapat dibagi menjadi laser keadaan padat berdasarkan konversi panjang gelombang optik nonlinier dan laser keadaan padat yang secara langsung menghasilkan laser inframerah gelombang pendek dari bahan kerja laser.
Laser semikonduktor menggunakan bahan semikonduktor sebagai bahan kerja laser, dan panjang gelombang laser keluaran ditentukan oleh celah pita bahan semikonduktor.Dengan perkembangan ilmu material, pita energi dari bahan semikonduktor dapat disesuaikan dengan rentang panjang gelombang laser yang lebih luas melalui rekayasa pita energi.Oleh karena itu, beberapa panjang gelombang laser inframerah gelombang pendek dapat diperoleh dengan laser semikonduktor.
Bahan kerja laser tipikal dari laser semikonduktor inframerah gelombang pendek adalah bahan fosfor.Misalnya, laser semikonduktor indium phosphide dengan ukuran aperture 95 μm memiliki panjang gelombang laser keluaran 1,55 μm dan 1,625 μm, dan daya telah mencapai 1,5 W.
Fiber laser menggunakan serat kaca yang didoping tanah jarang sebagai media laser dan laser semikonduktor sebagai sumber pompa.Ini memiliki karakteristik yang sangat baik seperti ambang rendah, efisiensi konversi tinggi, kualitas sinar keluaran yang baik, struktur sederhana, dan keandalan yang tinggi.Itu juga dapat memanfaatkan spektrum luas radiasi ion tanah jarang untuk membentuk laser serat merdu dengan menambahkan elemen optik selektif seperti kisi-kisi di resonator laser.Laser serat telah menjadi arah penting dalam pengembangan teknologi laser.
1.Laser keadaan padat
Media penguatan laser keadaan padat yang dapat secara langsung menghasilkan laser inframerah gelombang pendek terutama adalah kristal dan keramik Er: YAG, dan kaca yang didoping Er.Laser solid-state berdasarkan kristal dan keramik Er:YAG dapat langsung menghasilkan laser inframerah gelombang pendek 1,645μm, yang merupakan hot spot dalam penelitian laser inframerah gelombang pendek dalam beberapa tahun terakhir [3-5].Saat ini, energi pulsa laser Er: YAG menggunakan Q-switching elektro-optik atau acousto-optik telah mencapai beberapa hingga puluhan mJ, lebar pulsa puluhan ns, dan frekuensi pengulangan puluhan hingga ribuan Hz.Jika laser semikonduktor 1,532 μm digunakan sebagai sumber pompa, Ini akan memiliki keuntungan besar di bidang pengintaian aktif laser dan penanggulangan laser, terutama efek silumannya pada perangkat peringatan laser tipikal.
Er glass laser memiliki struktur kompak, biaya rendah, ringan, dan dapat mewujudkan operasi Q-switched.Ini adalah sumber cahaya pilihan untuk deteksi aktif laser inframerah gelombang pendek.Namun, karena empat kekurangan bahan kaca Er: Pertama, panjang gelombang pusat spektrum serapan adalah 940 nm atau 976 nm, yang membuat pemompaan lampu sulit dicapai;Kedua, pembuatan bahan kaca Er sulit dan tidak mudah untuk membuat ukuran besar;Ketiga, kaca Er Bahannya memiliki sifat termal yang buruk, dan tidak mudah untuk mencapai operasi frekuensi berulang untuk waktu yang lama, apalagi operasi terus menerus;keempat, tidak ada material Q-switching yang cocok.Meskipun penelitian laser infra merah gelombang pendek berdasarkan kaca Er selalu menarik perhatian orang, karena empat alasan di atas, tidak ada produk yang keluar.Hingga tahun 1990, dengan munculnya batang laser semikonduktor dengan panjang gelombang 940 nm dan 980 nm, dan munculnya bahan serap jenuh seperti Co2+:MgAl2O4 (magnesium aluminat yang didoping kobalt), dua hambatan utama sumber pompa dan Q-switching rusak.Penelitian tentang laser kaca telah berkembang pesat.Terutama dalam beberapa tahun terakhir, modul laser kaca Er miniatur negara saya, yang mengintegrasikan sumber pompa semikonduktor, kaca Er dan rongga resonansi, beratnya tidak lebih dari 10 g, dan memiliki kapasitas produksi batch kecil modul daya puncak 50 kW.Namun, karena kinerja termal bahan kaca Er yang buruk, frekuensi pengulangan modul laser masih relatif rendah.Frekuensi laser modul 50 kW hanya 5 Hz, dan frekuensi laser maksimum modul 20 kW adalah 10 Hz, yang hanya dapat digunakan pada aplikasi frekuensi rendah.
Output laser 1,064 μm oleh laser berdenyut Nd:YAG memiliki daya puncak hingga megawatt.Ketika cahaya koheren yang kuat melewati beberapa bahan khusus, fotonnya tersebar secara inelastis pada molekul bahan, yaitu, foton diserap dan menghasilkan foton frekuensi rendah yang relatif.Ada dua jenis zat yang dapat mencapai efek konversi frekuensi ini: satu adalah kristal nonlinier, seperti KTP, LiNbO3, dll.;yang lainnya adalah gas bertekanan tinggi seperti H2.Tempatkan mereka di rongga resonansi optik untuk membentuk osilator parametrik optik (OPO).
OPO berdasarkan gas bertekanan tinggi biasanya mengacu pada osilator parametrik cahaya hamburan Raman yang terstimulasi.Lampu pompa sebagian diserap dan menghasilkan gelombang cahaya frekuensi rendah.Laser Raman yang matang menggunakan laser 1,064 μm untuk memompa gas H2 bertekanan tinggi untuk mendapatkan laser inframerah gelombang pendek 1,54 μm.
GAMBAR 1
Aplikasi khas sistem GV inframerah gelombang pendek adalah pencitraan jarak jauh di malam hari.Penerangan laser harus berupa laser infra merah gelombang pendek pulsa pendek dengan daya puncak tinggi, dan frekuensi pengulangannya harus konsisten dengan frekuensi bingkai kamera strobo.Menurut status laser inframerah gelombang pendek saat ini di rumah dan di luar negeri, laser Er: YAG yang dipompa dioda dan laser solid-state 1,57 μm berbasis OPO adalah pilihan terbaik.Frekuensi pengulangan dan daya puncak laser kaca Er mini masih perlu ditingkatkan.3.Penerapan laser inframerah gelombang pendek dalam anti-pengintaian fotolistrik
Inti dari anti-pengintaian laser inframerah gelombang pendek adalah untuk menyinari peralatan pengintaian optoelektronik musuh yang bekerja di pita inframerah gelombang pendek dengan sinar laser inframerah gelombang pendek, sehingga dapat memperoleh informasi target yang salah atau tidak dapat bekerja secara normal, atau bahkan detektor rusak.Ada dua metode anti-pengintaian laser inframerah gelombang pendek yang khas, yaitu gangguan penipuan jarak jauh ke pengintai laser yang aman untuk mata manusia dan kerusakan penekanan pada kamera inframerah gelombang pendek.
1.1 Gangguan penipuan jarak jauh ke pengintai laser keselamatan mata manusia
Pengintai laser berdenyut mengubah jarak antara target dan target dengan interval waktu pulsa laser bolak-balik antara titik peluncuran dan target.Jika detektor pengintai menerima pulsa laser lain sebelum sinyal gema yang dipantulkan dari target mencapai titik peluncuran, waktu akan berhenti, dan jarak yang dikonversi bukanlah jarak sebenarnya dari target, tetapi lebih kecil dari jarak sebenarnya dari target.Jarak palsu, yang mencapai tujuan menipu jarak pengintai.Untuk pengukur jarak laser yang aman untuk mata, laser pulsa inframerah gelombang pendek dengan panjang gelombang yang sama dapat digunakan untuk menerapkan interferensi penipuan jarak jauh.
Laser yang menerapkan interferensi penipuan jarak dari pengintai mensimulasikan refleksi difus dari target ke laser, sehingga daya puncak laser sangat rendah, tetapi dua kondisi berikut harus dipenuhi:
1) Panjang gelombang laser harus sama dengan panjang gelombang kerja dari pengintai yang terganggu.Filter interferensi dipasang di depan detektor pengintai, dan bandwidth sangat sempit.Laser dengan panjang gelombang selain panjang gelombang kerja tidak dapat mencapai permukaan fotosensitif detektor.Bahkan laser 1,54 μm dan 1,57 μm dengan panjang gelombang yang sama tidak dapat saling mengganggu.
2) Frekuensi pengulangan laser harus cukup tinggi.Detektor pengintai menanggapi sinyal laser yang mencapai permukaan fotosensitifnya hanya ketika jangkauan diukur.Untuk mencapai interferensi yang efektif, pulsa interferensi setidaknya harus masuk ke gerbang gelombang pengintai 2 hingga 3 pulsa.Gerbang jangkauan yang dapat dicapai saat ini berada di urutan μs, sehingga laser yang mengganggu harus memiliki frekuensi pengulangan yang tinggi.Mengambil jarak target 3 km sebagai contoh, waktu yang dibutuhkan laser untuk bolak-balik satu kali adalah 20 μs.Jika setidaknya 2 pulsa dimasukkan, frekuensi pengulangan laser harus mencapai 50 kHz.Jika jangkauan minimum pengintai laser adalah 300 m, frekuensi pengulangan jammer tidak boleh lebih rendah dari 500 kHz.Hanya laser semikonduktor dan laser serat yang dapat mencapai tingkat pengulangan setinggi itu.
1.2 Gangguan penekan dan kerusakan pada kamera inframerah gelombang pendek
Sebagai komponen inti dari sistem pencitraan infra merah gelombang pendek, kamera infra merah gelombang pendek memiliki jangkauan daya optik respons dinamis terbatas dari detektor bidang fokus InGaAs.Jika insiden daya optik melebihi batas atas rentang dinamis, saturasi akan terjadi, dan detektor tidak dapat melakukan pencitraan normal.Daya yang lebih tinggi Laser akan menyebabkan kerusakan permanen pada detektor.
Laser semikonduktor berdaya puncak rendah dan kontinu serta laser serat dengan frekuensi pengulangan tinggi cocok untuk interferensi supresi kontinu kamera inframerah gelombang pendek.Terus-menerus menyinari kamera inframerah gelombang pendek dengan laser.Karena efek kondensasi pembesaran besar dari lensa optik, area yang dicapai oleh titik difusi laser pada bidang fokus InGaAs sangat jenuh, dan oleh karena itu tidak dapat dicitrakan secara normal.Hanya setelah penyinaran laser dihentikan untuk jangka waktu tertentu, kinerja pencitraan secara bertahap dapat kembali normal.
Menurut hasil penelitian dan pengembangan produk penanggulangan aktif laser selama bertahun-tahun pada pita inframerah-dekat dan terlihat dan beberapa uji efektivitas kerusakan lapangan, hanya laser pulsa pendek dengan daya puncak megawatt ke atas yang dapat menyebabkan kerusakan permanen pada TV kamera pada jarak beberapa kilometer jauhnya.kerusakan.Apakah efek kerusakan dapat dicapai, kekuatan puncak laser adalah kuncinya.Selama daya puncak lebih tinggi dari ambang kerusakan detektor, pulsa tunggal dapat merusak detektor.Dari perspektif kesulitan desain laser, pembuangan panas, dan konsumsi daya, frekuensi pengulangan laser tidak harus mencapai laju bingkai kamera atau bahkan lebih tinggi, dan 10 Hz hingga 20 Hz dapat memenuhi aplikasi pertempuran yang sebenarnya.Secara alami, kamera inframerah gelombang pendek tidak terkecuali.
Detektor bidang fokus InGaAs mencakup CCD pengeboman elektron berdasarkan fotokatoda migrasi elektron InGaAs/InP dan CMOS yang kemudian dikembangkan.Saturasi dan ambang kerusakannya berada dalam urutan besarnya yang sama dengan CCD/CMOS berbasis Si, tetapi detektor berbasis InGaAs/InP belum diperoleh.Data ambang saturasi dan kerusakan CCD/COMS.
Menurut status laser inframerah gelombang pendek saat ini di rumah dan di luar negeri, laser solid-state frekuensi berulang 1,57 μm berdasarkan OPO masih merupakan pilihan terbaik untuk kerusakan laser pada CCD / COMS.Performa penetrasi atmosfernya yang tinggi dan laser pulsa pendek daya puncak tinggi Cakupan titik cahaya dan karakteristik efektif pulsa tunggal terlihat jelas untuk daya pembunuhan lembut dari sistem optoelektronik jarak jauh yang dilengkapi dengan kamera inframerah gelombang pendek.
2 .Kesimpulan
Laser inframerah gelombang pendek dengan panjang gelombang antara 1,1 μm dan 1,7 μm memiliki transmisi atmosfer yang tinggi dan kemampuan yang kuat untuk menembus kabut, hujan, salju, asap, pasir, dan debu.Itu tidak terlihat oleh peralatan night vision tradisional dengan cahaya redup.Laser pada pita 1,4 μm hingga 1,6 μm aman untuk mata manusia, dan memiliki ciri khas seperti detektor dewasa dengan panjang gelombang respons puncak dalam rentang ini, dan telah menjadi arah pengembangan penting untuk aplikasi militer laser.
Makalah ini menganalisis karakteristik teknis dan status quo dari empat laser inframerah gelombang pendek tipikal, termasuk laser semikonduktor fosfor, laser serat Er-doped, laser solid-state Er-doped, dan laser solid-state berbasis OPO, dan merangkum penggunaannya laser inframerah gelombang pendek ini dalam pengintaian aktif fotolistrik.Aplikasi khas dalam anti-pengintaian.
1) Laser semikonduktor frekuensi pengulangan tinggi dan daya puncak rendah terus-menerus dan laser serat Er-doped terutama digunakan untuk penerangan tambahan untuk pengawasan siluman jarak jauh dan membidik pada malam hari dan menekan gangguan pada kamera inframerah gelombang pendek musuh.Pengulangan tinggi laser semikonduktor fosfor pendek dan laser serat Er-doped juga merupakan sumber cahaya yang ideal untuk rentang keamanan mata sistem multi-pulsa, radar pencitraan pemindaian laser, dan gangguan penipuan jarak pengintai laser keamanan mata.
2) Laser solid-state berbasis OPO dengan tingkat pengulangan yang rendah tetapi dengan kekuatan puncak megawatt atau bahkan sepuluh megawatt dapat digunakan secara luas dalam radar pencitraan flash, pengamatan gating laser jarak jauh di malam hari, kerusakan laser inframerah gelombang pendek dan mode tradisional jarak jauh mata manusia Keselamatan laser mulai.
3) Laser kaca Er miniatur adalah salah satu arah yang paling cepat berkembang dari laser inframerah gelombang pendek dalam beberapa tahun terakhir.Tingkat frekuensi daya dan pengulangan saat ini dapat digunakan dalam pengukur jarak laser keselamatan mata mini.Pada waktunya, setelah daya puncak mencapai tingkat megawatt, ini dapat digunakan untuk radar pencitraan flash, observasi gating laser, dan kerusakan laser pada kamera inframerah gelombang pendek.
4) Laser Er:YAG yang dipompa dioda yang menyembunyikan perangkat peringatan laser adalah arah pengembangan utama dari laser inframerah gelombang pendek berdaya tinggi.Ini memiliki potensi aplikasi yang besar dalam flash lidar, pengamatan gating laser jarak jauh di malam hari, dan kerusakan laser.
Dalam beberapa tahun terakhir, karena sistem senjata memiliki persyaratan yang semakin tinggi untuk integrasi sistem optoelektronik, peralatan laser yang kecil dan ringan telah menjadi tren yang tak terelakkan dalam pengembangan peralatan laser.Laser semikonduktor, laser serat, dan laser miniatur dengan ukuran kecil, ringan, dan konsumsi daya rendah Laser kaca Er telah menjadi arah utama pengembangan laser inframerah gelombang pendek.Secara khusus, laser serat dengan kualitas pancaran yang baik memiliki potensi aplikasi yang besar dalam pencahayaan tambahan di malam hari, pengawasan dan bidikan siluman, pemindaian pencitraan lidar, dan interferensi penekan laser.Namun, daya/energi dari ketiga jenis laser kecil dan ringan ini umumnya rendah, dan hanya dapat digunakan untuk beberapa aplikasi pengintaian jarak pendek, dan tidak dapat memenuhi kebutuhan pengintaian jarak jauh dan pengintaian balik.Oleh karena itu, fokus pengembangannya adalah meningkatkan daya/energi laser.
Laser solid-state berbasis OPO memiliki kualitas pancaran yang baik dan daya puncak yang tinggi, dan keunggulannya dalam pengamatan berpagar jarak jauh, radar pencitraan flash, dan kerusakan laser masih sangat jelas, dan energi keluaran laser serta frekuensi pengulangan laser harus lebih ditingkatkan .Untuk laser Er:YAG yang dipompa dioda, jika energi pulsa ditingkatkan sementara lebar pulsa dikompresi lebih lanjut, ini akan menjadi alternatif terbaik untuk laser solid-state OPO.Ini memiliki keunggulan dalam observasi berpagar jarak jauh, radar pencitraan flash, dan kerusakan laser.Potensi aplikasi yang bagus.
Lebih banyak informasi produk, Anda bisa datang untuk mengunjungi website kami:
https://www.erbiumtechnology.com/
Surel:devin@erbiumtechnology.com
WhatsApp: +86-18113047438
Faks: +86-2887897578
Tambahkan: No.23, jalan Chaoyang, jalan Xihe, distrik Longquanyi, Chengdu, 610107, China.
Waktu Pembaruan: 02-Mar-2022
