Aplicação de Laser de Fibra Ajustável de Frequência Única de 1550nm
2021-09-01
Os lasers de fibra de frequência única têm propriedades exclusivas, como largura de linha ultra estreita, frequência ajustável, comprimento de coerência ultralongo e ruído ultrabaixo. A tecnologia FMCW no radar de micro-ondas pode ser usada para detecção coerente de ultra-alta precisão de alvos de ultra-longa distância. Mude os conceitos inerentes do mercado de detecção de fibra, lidar e alcance a laser e continue a levar a cabo a revolução nas aplicações de laser até o fim.
Aplicação em detecção de fibra óptica: Lasers de fibra de largura de linha ultra-estreitos podem ser aplicados a sistemas de detecção de fibra distribuídos para detectar, localizar e classificar alvos a até 10 quilômetros. Seu princípio básico de aplicação é a tecnologia de onda contínua modulada em frequência (FMCW), que pode fornecer proteção de segurança de sensor totalmente distribuída e de baixo custo para usinas nucleares, oleodutos/gasodutos, bases militares e fronteiras de defesa nacional. Na tecnologia FMCW, a frequência de saída do laser muda constantemente em torno de sua frequência central, e parte da luz do laser é acoplada a um braço de referência com refletividade fixa. Em um sistema de detecção coerente heteródino, o braço de referência atua como uma oscilação local. O papel do LO (LO). Atuando como um sensor está outra fibra óptica muito longa, veja a Figura 2. A luz do laser refletida da fibra de detecção é misturada com a luz de referência do oscilador local para produzir uma frequência de batimento óptico, que corresponde à diferença de atraso de tempo que tem com experiência. A informação remota sobre a fibra sensora pode ser obtida medindo a frequência de batimento da fotocorrente no analisador de espectro. A reflexão distribuída na fibra sensora pode ser o retroespalhamento Rayleigh mais simples. Através desta tecnologia de detecção coerente, os sinais com uma sensibilidade tão baixa quanto -100db podem ser facilmente detectados. Ao mesmo tempo, uma vez que o sinal de batida da fotocorrente é proporcional ao sinal de luz refletido e a potência da luz de referência do oscilador local, e a luz de referência também tem a função de amplificar a luz do sinal, esta tecnologia de detecção pode alcançar outra corrente Qualquer tecnologia de detecção de fibra óptica não pode alcançar a medição dinâmica de ultra-longa distância. Fatores externos que interferem na fibra sensora, como pressão, temperatura, som e vibração, afetarão diretamente a luz do laser refletida, realizando assim a detecção desses ambientes externos. No entanto, para qualquer conjunto de sistema de tecnologia FMCW coerente, a parte mais crítica é precisar de uma fonte de luz com um comprimento de coerência longo para obter alta precisão espacial e grande faixa de medição. A comunicação da biblioteca óptica pensa o que você pensa e adapta uma variedade de lasers de fibra ultra-estreita para você. Esses lasers se beneficiam da tecnologia patenteada dos Estados Unidos, a frequência é absolutamente única e o comprimento de coerência pode chegar a dezenas de quilômetros, que é a fonte de luz mais ideal na tecnologia FMCW. O laser de fibra equipado com comunicação de biblioteca óptica tem a maior distância de detecção de mais de 10 quilômetros, enquanto a distância de detecção de diodos laser DFB no mercado é de apenas algumas centenas de metros. Como apenas um laser e um fotodetector podem monitorar as mudanças de peças de detecção de distância ultralonga, o sistema de detecção pode atualizar os padrões de segurança atuais a um custo muito baixo, que pode ser amplamente utilizado em uma ampla gama de aplicações. , Segurança interna de longa distância e campos militares.
Ponteiro laser e alcance militar: Atualmente, a plataforma integrada ISR (inteligência, vigilância, reconhecimento) militar é geralmente equipada com um sistema de imagem eletro-óptica, que geralmente pode fazer imagens a longas distâncias e localizar com precisão o movimento de pequenos alvos, como veículos lançadores e tanques. No entanto, devido ao impacto da precisão do terreno do sistema de imagem, o sistema geralmente não pode transmitir a posição precisa do alvo para essas plataformas de comando para direcionar a arma ao alvo. Na verdade, os militares sempre tiveram uma enorme demanda por indicação/variação de alvo a laser de baixo custo, ultra-longa distância (várias centenas de quilômetros) e ultra-alta precisão (menos de 1 metro) em termos de sistemas ISR . Atualmente, a distância de medição de um telêmetro a laser comercial geral é de 10 a 20 quilômetros, o que é limitado por seu alcance dinâmico e sensibilidade de medição e não pode atender aos requisitos do sistema ISR militar. Atualmente, a maioria dos telêmetros a laser são baseados no princípio da reflexão óptica no domínio do tempo de lasers pulsados. Eles são compostos de fotodetectores rápidos e analisadores simples, que detectam diretamente os sinais de pulso de luz refletidos do alvo. A precisão da medição é geralmente de 1 a 10 metros, que é limitada pela largura do pulso do laser (em relação ao pulso de laser de 3 a 30 nm). Quanto mais curto o pulso do laser, maior a precisão da medição e a largura de banda da medição do laser também será muito melhorada. Isso sem dúvida aumentará o ruído de detecção, reduzindo assim a distância de medição dinâmica. Como o sinal de fotocorrente é linearmente proporcional à energia do sinal de luz refletido, esses ruídos aprimorados limitam a sensibilidade do sinal de detecção. Por causa disso, a distância de medição mais longa do atual telêmetro a laser militar é de apenas 10 a 20 quilômetros. Com base no princípio da tecnologia FMCW, o laser de fibra de largura de linha ultra-estreita de 1550nm pode ser amplamente utilizado na indicação de alvos a laser e alcance a laser por centenas de quilômetros, para que a plataforma ISR possa ser construída a um custo muito baixo. Um conjunto de indicação/variação de laser de longa distância é composto por laser, colimador e receptor e analisador de sinal. A frequência do laser de largura de linha estreita é modulada linear e rapidamente. A informação remota pode ser obtida medindo a luz do sinal refletida do alvo e misturando a luz de referência para gerar uma fotocorrente. No sistema de tecnologia FMCW, a largura da linha ou o comprimento de coerência do laser determinam a distância e a sensibilidade da medição. A largura da linha do laser de fibra fornecida pelo Optical Library Communication é tão baixa quanto 2Khz, que é 2-3 ordens de magnitude menor que a largura da linha do melhor laser semicondutor do mundo. Este importante recurso pode alcançar a indicação a laser e a medição de distância de centenas de quilômetros, e a precisão é tão alta quanto 1 metro ou até menos de 1 metro. O indicador/instrumento de medição a laser feito deste laser de fibra tem muitas vantagens sobre a maioria dos instrumentos de medição/indicador a laser atuais baseados em lasers pulsados, incluindo distância dinâmica muito longa, sensibilidade de medição muito alta e segurança para os olhos humanos, tamanho pequeno, peso leve, estável e firme, fácil de instalar, etc.
Doppler Lidar: De um modo geral, os sistemas de radar coerentes requerem fontes de luz laser pulsada e, para gerar sinais heteródinos ou homódinos para detecção Doppler, esses lasers também devem funcionar em uma única frequência. No entanto, tradicionalmente, esses lasers são geralmente compostos de três partes: sub-laser, laser principal e controle de circuito complicado. Entre eles, o sub-laser é um oscilador de laser pulsado de alta potência, o laser principal é um laser contínuo de baixa potência, mas muito estável, e a parte de controle eletrônico é usada principalmente para controlar e manter a oscilação de frequência única do sub-laser . Não há dúvida de que esse laser pulsado de frequência única tradicional é muito volumoso e enfrenta grandes desafios em durabilidade e robustez, e não pode ser ampliado porque requer calibração frequente e problemática de componentes ópticos discretos sensíveis. Ao mesmo tempo, deve ser combinado que o sinal de semente do laser principal possa ser acoplado suavemente ao sub-laser. O laser de fibra pulsada Q-switched de frequência única e totalmente em fibra pode satisfazer o sistema lidar ultra-forte e compacto Doppler. Este novo laser pode funcionar sozinho com um oscilador local, também pode ser bloqueado por frequência para operação de pulso e também pode ser usado como fonte de sementes para injeção de lasers através do oscilador local. O desvio de frequência Doppler refletido pode ser lido facilmente verificando a fotocorrente gerada pela mistura da luz de referência e da luz de sinal. O laser de fibra de onda contínua da Optical Library Communication é o seu laser de fonte de sementes ideal. Ele tem um alto grau de compatibilidade com nosso laser de fibra pulsado totalmente em fibra. Todos os dispositivos optoeletrônicos estão integrados em uma caixa pequena e leve, muito adequada para trabalhos de campo. Devido à estrutura natural do guia de onda da fibra, o laser de fibra não requer alinhamento e ajuste ópticos. Ao mesmo tempo, a menos que através de uma complexa conversão de frequência não linear, os lasers de estado sólido de cristal atuais geralmente não podem produzir diretamente o comprimento de onda de 1550 nm que é seguro para o olho humano. Isso torna nossos lasers de fibra dopados com érbio mais atraentes e, portanto, se tornam uma das melhores fontes de luz para lidar.
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