توضیح دقیق منبع نور فاصله یاب فوتوالکتریک فاز

توضیح دقیق منبع نور فاصله یاب فوتوالکتریک فاز

منابع نوری محدوده فاز یاب عمدتاً شامل دیودهای آرسنید گالیم (GaAs) و لیزرهای گاز هلیوم-نئون (He-Ne) است. اولی به طور کلی در برد یاب های برد کوتاه و دومی در برد یاب های برد متوسط ​​و بلند استفاده می شود. در ادامه به معرفی این دو منبع نوری می پردازیم.

(1) دیود آرسنید گالیم (GaAs).

دیود آرسنید گالیم (GaAs) یک دیود کریستالی است. مانند یک دیود معمولی، همانطور که در شکل {0}} نشان داده شده است، در داخل یک اتصال نیز دارد. مقاومت رو به جلو آن کوچک و مقاومت معکوس آن بزرگ است. هنگامی که یک جریان قوی در جهت جلو تزریق می شود، نور مادون قرمز با طول موج بین 0.72 و 0.94 متر از محل اتصال خارج می شود و شدت نور ساطع شده با شدت جریان تزریق شده متفاوت است. بنابراین می توان آن را به سادگی با تغییر جریان تغذیه تغییر داد. تعدیل خروجی شدت نور به اصطلاح "مدولاسیون جریان مستقیم" است. این برای استفاده از مسافت یاب به عنوان منبع نور بسیار معنادار است، زیرا می تواند به طور مستقیم شدت نور را تعدیل کند و نیازی به تجهیز یک مدولاتور با ساختار پیچیده و مصرف انرژی بالا نیست. علاوه بر این، در مقایسه با سایر منابع نور، منبع نور دیود آرسنید گالیم دارای مزایای اندازه کوچک، وزن سبک، ساختار محکم و بدون ترس از لرزش است که به کوچک سازی و قابلیت حمل فاصله یاب کمک می کند.

(2) لیزر گاز هلیوم-Ne (He-Ne).

لیزر گاز هلیوم-نئون از یک لوله تخلیه، یک منبع تغذیه تحریک و یک حفره تشدید تشکیل شده است. لوله تخلیه یک لوله کریستالی با قطر داخلی چند میلی متر است. لوله با گاز مخلوط هلیوم و نئون پر شده است. طول لوله از چند سانتی متر تا ده ها سانتی متر متغیر است. هر چه لوله بلندتر باشد، قدرت خروجی بالاتر است. پنجره های Brewster ماشینکاری شده با دقت نوری در هر دو انتهای لوله نصب می شوند. توان تحریک به طور کلی می تواند از روش های تخلیه برق DC، AC یا فرکانس بالا استفاده کند. در حال حاضر روش تخلیه برق DC بیشترین استفاده را دارد و مزیت آن پایداری خروجی لیزر است. حفره تشدید از دو آینه کروی تشکیل شده است که یکی از آنها کاملاً بازتابنده و دیگری تا حدی شفاف است. ضریب عبور آن 2 درصد است، یعنی بازتابش هنوز 98 درصد است.

اتم هلیوم در لوله تخلیه، تحت تحریک منبع تغذیه تحریک، به طور مداوم به سطح انرژی بالایی می پرد. هنگامی که با اتم نئون برخورد می کند، انرژی به طور مداوم به اتم نئون منتقل می شود، به طوری که اتم نئون به طور مداوم به سطح انرژی بالا می پرد و به سطح انرژی بالا باز می گردد. به سطح پایه در همان زمان، تحت تحریک فوتون‌ها، اتم‌های نئون در سطح انرژی بالا تحریک می‌شوند تا به سطح انرژی پایه برگردند و فوتون‌های جدید در این زمان تولید می‌شوند. به طور کلی، بیشتر فوتون ها از دیواره لوله بیرون می جهند یا توسط دیواره لوله جذب می شوند و فقط فوتون ها در امتداد محور دیواره لوله بین دو آینه به عقب و جلو منعکس می شوند و در نتیجه تابش مداوم و تقویت نور ایجاد می شود. .

پنجره بروستر یک صفحه کریستالی بسیار صیقلی است و زاویه بین نرمال سطح پنجره و محور لوله را زاویه بروستر می نامند. این زاویه با متریال پنجره متفاوت است، در مورد پنجره های کریستالی تقریباً برابر با 56 درجه است. هنگامی که موج نور بر روی پنجره در امتداد محور لوله قرار می گیرد، مؤلفه ارتعاش الکتریکی موج نور در امتداد سطح کاغذ (که با فلش در شکل نشان داده شده است) به طور کامل بدون انعکاس منتقل می شود. در حالی که جزء در امتداد جهت عمود بر سطح کاغذ (که با فلش در شکل نشان داده شده است) نقاط سیاه منعکس می شوند، به طوری که نور باقی مانده به صورت خطی نور پلاریزه شده است که در طول کاغذ می لرزد. پس از آن، این نوع نور در حفره تشدید به جلو و عقب می چرخد، زیرا فوتون های تازه متولد شده تابش تحریک شده دارای جهت ارتعاش یکسانی با فوتون های اصلی هستند، یعنی نور انباشته شده همیشه نور پلاریزه خطی است که در امتداد جهت ارتعاش می کند. از کاغذ، بنابراین، هر زمان که آنها از پنجره بروستر به عقب و جلو می روند، تقریباً همه آنها با افت نور کمی از آن عبور می کنند.

لیزر مجهز به پنجره Brewster مستقیماً نور پلاریزه خطی را خروجی می دهد، به طوری که گروه مدولاتور فوتوالکتریک نیازی به پلاریزه ندارد، بنابراین از نور تابشی مدولاتور عمومی جلوگیری می کند که باعث کاهش 50 درصدی شدت نور به دلیل عبور از پلاریزه می شود. عیوب. بنابراین حداکثر برد مسافت یاب مجهز به لیزر فوق می تواند به 40-50 کیلومتر برسد.

لیزر ساطع شده توسط لیزر گاز هلیوم-نئون دارای فرکانس و فاز بسیار پایدار، جهت دهی بالا و انتشار پیوسته است، بنابراین به طور گسترده در محدوده لیزری، کولیماسیون، ارتباطات و هولوگرافی استفاده می شود. اما لیزر گازی هلیوم نئون معایبی هم دارد یعنی بازدهی بسیار پایینی دارد و نسبت توان خروجی آن به توان ورودی تنها یک هزارم است. بنابراین، توان خروجی لیزر در فاصله یاب لیزری فقط حدود 2-5میلی وات است.