《電子技術(shù)應(yīng)用》
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紅外激光的產(chǎn)生與應(yīng)用

2021-11-26
來源:光電資訊
關(guān)鍵詞: 紅外激光

  在激光領(lǐng)域中,,紅外波段的定義是波長為圖片的激光。紅外激光在軍事領(lǐng)域以及在民用領(lǐng)域均具有十分廣泛的應(yīng)用,,這是由于紅外波段的特性決定的,。

  隨著紅外激光技術(shù)研究的不斷進(jìn)步,,紅外激光的產(chǎn)生方法也逐步獲得拓展,目前主要通過摻雜離子的直接發(fā)射,、半導(dǎo)體技術(shù)和非線性技術(shù)等手段,。

  (1)摻雜離子的直接發(fā)射:離子當(dāng)中存在著不同的能級,,電子在能級之間躍遷,,會發(fā)射出具有中紅外波段的能量的光子,從而形成激光,。其中優(yōu)秀的摻雜離子激光器中激活的離子需要具備三個條件:

 ?、倬哂心芗壗Y(jié)構(gòu),擁有亞穩(wěn)態(tài),。

 ?、跒榱四軌虼蠓忍岣弑闷止庠崔D(zhuǎn)換的效率,,應(yīng)該選擇具有較強的光吸收帶隙寬度的激活離子。

 ?、蹮晒饬孔有瘦^高,。摻雜離子直接發(fā)射的激光器雖然光轉(zhuǎn)換效率比較高,但是受到材料特性的限制,,只能獲得較小波段范圍的激光,。

  (2)半導(dǎo)體技術(shù),。傳統(tǒng)的半導(dǎo)體激光器是通過電子和空穴的復(fù)合,,使輻射出的光子形成激光。量子級聯(lián)技術(shù)出現(xiàn)以后,,使得量子效率與輸出功率可以進(jìn)一步獲得提升,,與此同時延伸了輸出激光的波長區(qū)間。此類器件效率高,,輸出波長范圍廣,,但是輸出功率比較低,而且需要在低溫環(huán)境運行,。

 ?。?)非線性頻率轉(zhuǎn)換技術(shù)。利用該技術(shù),,可以有效將離子直接發(fā)射的激光進(jìn)行頻率的變換,,從而有效地使激光的波段擴(kuò)大。同時可以實現(xiàn)激光器的小型化,、全固化,,并且輸出大功率的激光。

  由于紅外波段位于大氣吸收窗口,,是熱輻射能量較為集中的區(qū)域,且對水的吸收十分強烈,,因此廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域,。

  (1)紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈,,使用了紅外探測器獲取并且追蹤目標(biāo)所發(fā)出的熱輻射能量,,實現(xiàn)尋找并且制導(dǎo),可以實現(xiàn)精確打擊,。紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈已經(jīng)從第一代美國研發(fā)的“響尾蛇”AM-9B系列空空導(dǎo)彈,,到第二代英國的“紅頭”導(dǎo)彈和發(fā)過的“馬特拉”R530導(dǎo)彈,到第三代的蘇聯(lián)P-73導(dǎo)彈,。前三代受限于紅外點源尋技術(shù),,無法區(qū)分多目標(biāo),。自二十世紀(jì)七十年代,第四代紅外凝視成像技術(shù),,將熱目標(biāo)作為擴(kuò)展源處理,,帶來了紅外制導(dǎo)導(dǎo)彈的變革。第四代典型的代表以色列的“怪蛇”-4/5導(dǎo)彈,。

 ?。?)紅外激光雷達(dá)。利用了激光亮度高,、單色性優(yōu)異,、方向性強的優(yōu)點。在高度成像方面取得非常大的優(yōu)勢,,將分辨率提升至厘米甚至毫米的級別,,與之前的微波雷達(dá)對比,高了接近100倍,;而測量角速度方面也比微波雷達(dá)高1000倍以上,。同時因為中紅外波段位于最小的大氣吸收窗口,能有效地提高測量的準(zhǔn)確度,。

 ?。?)紅外激光通信。激光作為信息載體由于承載的信息量大大提高,,因而可以很大程度上豐富通信的方式,。但是傳統(tǒng)的激光源會受到較強的大氣吸收和散射,使得通信的距離大大降低,,所以傳統(tǒng)的激光通信無法完全取代無線電通信,。但是位于大氣吸收窗口的紅外激光則受到較少的大氣吸收以及散射,能使激光通信迎來新時代,。

  另外紅外激光還應(yīng)用于醫(yī)療和環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域,。




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