Pengetahuan profesional

Penerapan Laser Serat Merdu Frekuensi Tunggal 1550nm

2021-09-01
Laser serat frekuensi tunggal memiliki sifat unik seperti lebar garis yang sangat sempit, frekuensi yang dapat disesuaikan, panjang koherensi yang sangat panjang, dan kebisingan yang sangat rendah. Teknologi FMCW pada radar gelombang mikro dapat digunakan untuk deteksi koheren ultra-presisi tinggi dari target jarak sangat jauh. Ubah konsep inheren pasar tentang penginderaan serat, lidar, dan jangkauan laser, dan terus melakukan revolusi dalam aplikasi laser hingga akhir.

Aplikasi dalam penginderaan serat optik:
Laser serat lebar garis ultra-sempit dapat diterapkan pada sistem penginderaan serat terdistribusi untuk mendeteksi, menemukan, dan mengklasifikasikan target sejauh 10 kilometer. Prinsip aplikasi dasarnya adalah teknologi gelombang kontinu termodulasi frekuensi (FMCW), yang dapat memberikan perlindungan keamanan sensor berbiaya rendah dan terdistribusi penuh untuk pembangkit listrik tenaga nuklir, jaringan pipa minyak/gas, pangkalan militer dan perbatasan pertahanan nasional.
Dalam teknologi FMCW, frekuensi keluaran laser terus berubah di sekitar frekuensi tengahnya, dan bagian dari sinar laser digabungkan ke lengan referensi dengan reflektifitas tetap. Dalam sistem deteksi koheren heterodyne, lengan referensi bertindak sebagai osilasi lokal Peran LO (LO). Bertindak sebagai sensor adalah serat optik lain yang sangat panjang, silakan lihat Gambar 2. Sinar laser yang dipantulkan dari serat penginderaan dicampur dengan cahaya referensi dari osilator lokal untuk menghasilkan frekuensi ketukan optik, yang sesuai dengan perbedaan waktu tunda yang dimilikinya berpengalaman. Informasi jarak jauh pada serat penginderaan dapat diperoleh dengan mengukur frekuensi denyut arus foto pada penganalisis spektrum. Refleksi terdistribusi pada serat penginderaan dapat menjadi hamburan balik Rayleigh yang paling sederhana. Melalui teknologi pendeteksian yang koheren ini, sinyal dengan sensitivitas serendah -100db dapat dengan mudah dideteksi.
Pada saat yang sama, karena sinyal ketukan dari arus foto sebanding dengan sinyal cahaya yang dipantulkan dan kekuatan cahaya referensi dari osilator lokal, dan lampu referensi juga memiliki fungsi memperkuat cahaya sinyal, teknologi penginderaan ini dapat mencapai arus lain Setiap teknologi penginderaan serat optik tidak dapat mencapai pengukuran dinamis jarak jauh. Faktor eksternal yang mengganggu serat penginderaan, seperti tekanan, suhu, suara, dan getaran, akan secara langsung memengaruhi sinar laser yang dipantulkan, sehingga mewujudkan deteksi lingkungan eksternal ini.
Namun, untuk setiap rangkaian sistem teknologi FMCW yang koheren, bagian yang paling penting adalah membutuhkan sumber cahaya dengan panjang koherensi yang panjang untuk mencapai akurasi spasial yang tinggi dan rentang pengukuran yang besar. Komunikasi perpustakaan optik memikirkan apa yang Anda pikirkan, dan menyesuaikan berbagai laser serat ultra-sempit untuk Anda. Laser ini memanfaatkan teknologi yang dipatenkan Amerika Serikat, frekuensinya benar-benar tunggal, dan panjang koherensi dapat mencapai puluhan kilometer, yang merupakan sumber cahaya paling ideal dalam teknologi FMCW. Laser serat yang dilengkapi dengan komunikasi perpustakaan optik memiliki jarak penginderaan terpanjang lebih dari 10 kilometer, sedangkan jarak deteksi dioda laser DFB di pasaran hanya beberapa ratus meter. Karena hanya satu laser dan fotodetektor tersebut yang dapat memantau perubahan bagian penginderaan jarak jauh, sistem penginderaan dapat meningkatkan standar keamanan saat ini dengan biaya yang sangat rendah, yang dapat digunakan secara luas dalam berbagai aplikasi. , Keamanan dalam negeri jarak jauh dan bidang militer.

Penunjuk laser dan jangkauan militer:
Saat ini, platform terintegrasi ISR ​​(intelligence, surveillance, reconnaissance) militer biasanya dilengkapi dengan sistem pencitraan elektro-optik, yang umumnya dapat memotret jarak jauh dan secara akurat menemukan pergerakan target kecil, seperti kendaraan peluncur dan tank. Namun, karena dampak akurasi medan dari sistem pencitraan, sistem umumnya tidak dapat mengirimkan posisi target yang tepat ke platform perintah ini untuk mengarahkan senjata ke target. Faktanya, militer selalu memiliki permintaan besar untuk indikasi/jarak target laser berbiaya rendah, jarak sangat jauh (beberapa ratus kilometer), dan sangat presisi (kurang dari 1 meter) dalam hal sistem ISR. .
Saat ini, jarak pengukuran pengintai laser komersial umum adalah 10-20 kilometer, yang dibatasi oleh jangkauan dinamis dan sensitivitas pengukurannya, dan tidak dapat memenuhi persyaratan sistem ISR militer. Saat ini, sebagian besar pengukur jarak laser didasarkan pada prinsip refleksi domain waktu optik dari laser berdenyut. Mereka terdiri dari fotodetektor cepat dan penganalisis sederhana, yang secara langsung mendeteksi sinyal pulsa cahaya yang dipantulkan dari target. Akurasi pengukuran biasanya 1 -10 meter, yang dibatasi oleh lebar pulsa laser (relatif terhadap pulsa laser panjang 3-30nm). Semakin pendek pulsa laser, semakin tinggi akurasi pengukuran, dan bandwidth pengukuran laser juga akan sangat meningkat. Ini tidak diragukan lagi akan meningkatkan kebisingan deteksi, sehingga mengurangi jarak pengukuran dinamis. Karena sinyal arus foto berbanding lurus dengan energi sinyal cahaya yang dipantulkan, kebisingan yang ditingkatkan ini membatasi sensitivitas sinyal deteksi. Karena itu, jarak pengukuran terpanjang dari pengintai laser militer saat ini hanya 10-20 kilometer.
Berdasarkan prinsip teknologi FMCW, laser serat garis lebar ultra-sempit 1550nm dapat digunakan secara luas dalam indikasi target laser dan jangkauan laser hingga ratusan kilometer, sehingga platform ISR dapat dibangun dengan biaya yang sangat rendah. Satu set indikasi/rangkaian laser jarak sangat jauh terdiri dari laser, kolimator dan penerima, serta penganalisis sinyal. Frekuensi laser linewidth sempit dimodulasi secara linier dan cepat. Informasi jarak jauh dapat diperoleh dengan mengukur cahaya sinyal yang dipantulkan dari target dan mencampur cahaya referensi untuk menghasilkan arus foto. Dalam sistem teknologi FMCW, lebar garis atau panjang koherensi laser menentukan jarak dan sensitivitas pengukuran. Lebar garis laser serat yang disediakan oleh Komunikasi Perpustakaan Optik serendah 2Khz, yaitu 2-3 kali lipat lebih rendah dari lebar garis laser semikonduktor terbaik di dunia. Fitur penting ini dapat mencapai indikasi laser dan pengukuran jarak ratusan kilometer, dan akurasi setinggi 1 meter atau bahkan kurang dari 1 meter.
Indikator/alat ukur laser yang terbuat dari laser serat ini memiliki banyak keunggulan dibandingkan indikator/alat ukur laser terkini yang berbasis laser berdenyut, termasuk jarak dinamis yang sangat panjang, sensitivitas pengukuran yang sangat tinggi, dan Aman untuk mata manusia, ukuran kecil, ringan, stabil dan kokoh, mudah dipasang, dll.

Lidar Doppler:
Secara umum, sistem radar koheren memerlukan sumber cahaya laser berdenyut, dan untuk menghasilkan sinyal heterodyne atau homodyne untuk penginderaan Doppler, laser ini juga harus bekerja pada frekuensi tunggal. Namun, secara tradisional, laser semacam itu umumnya terdiri dari tiga bagian: sub-laser, laser utama, dan kontrol sirkuit yang rumit. Di antara mereka, sub-laser adalah osilator laser berdenyut daya tinggi, laser utama adalah laser kontinu berdaya rendah tetapi sangat stabil, dan bagian kontrol elektronik terutama digunakan untuk mengontrol dan memelihara osilasi frekuensi tunggal sub-laser. . Tidak diragukan lagi bahwa laser berdenyut frekuensi tunggal tradisional ini terlalu besar, dan menghadapi tantangan besar dalam daya tahan dan ketahanan, dan tidak dapat ditingkatkan karena memerlukan kalibrasi komponen optik diskrit yang sensitif dan sering dan merepotkan. Pada saat yang sama, harus dicocokkan bahwa sinyal benih dari laser utama dapat digabungkan dengan lancar ke dalam sub-laser.
Laser serat berdenyut Q-switched frekuensi tunggal, semua serat dapat memenuhi sistem lidar Doppler yang sangat kuat dan ringkas. Laser baru ini dapat bekerja sendiri dengan osilator lokal, juga dapat dikunci frekuensi untuk operasi pulsa, dan juga dapat digunakan sebagai sumber benih untuk injeksi laser melalui osilator lokal. Pergeseran frekuensi Doppler yang dipantulkan dapat dengan mudah dibaca dengan memeriksa arus foto yang dihasilkan oleh pencampuran lampu referensi dan lampu sinyal. Laser serat gelombang kontinu dari Komunikasi Perpustakaan Optik adalah laser sumber benih ideal Anda. Ini memiliki tingkat kompatibilitas yang tinggi dengan laser serat berdenyut semua serat kami. Semua perangkat optoelektronik terintegrasi dalam kotak kecil dan ringan, yang sangat cocok untuk pekerjaan lapangan. Karena struktur pandu gelombang alami dari serat, laser serat tidak memerlukan penyelarasan dan penyesuaian optik sama sekali. Pada saat yang sama, kecuali melalui konversi frekuensi nonlinier yang kompleks, laser kristal padat saat ini umumnya tidak dapat secara langsung mengeluarkan panjang gelombang 1550nm yang aman untuk mata manusia. Hal ini membuat laser serat yang didoping erbium lebih menarik dan dengan demikian menjadi salah satu sumber cahaya terbaik untuk lidar.
We use cookies to offer you a better browsing experience, analyze site traffic and personalize content. By using this site, you agree to our use of cookies. Privacy Policy
Reject Accept