Detaljerad förklaring av ljuskällan för den fasfotoelektriska avståndsmätaren
Ljuskällorna för fasavståndsmätaren inkluderar huvudsakligen galliumarsenid (GaAs) dioder och helium-neon (He-Ne) gaslasrar. Den förra används vanligtvis i kortdistansmätare, och den senare används i medel- och långdistansmätare. Följande är en introduktion till dessa två ljuskällor.
(1) Galliumarsenid (GaAs) diod
En galliumarsenid (GaAs) diod är en kristalldiod. Liksom en vanlig diod har den också en korsning inuti, som visas i figur {{0}}. Dess framåtmotstånd är litet och dess bakåtmotstånd är stort. När en stark ström injiceras i riktning framåt kommer infrarött ljus med en våglängd mellan 0.72 och 0.94m att komma ut från korsningen, och intensiteten på det emitterade ljuset kommer att variera med storleken på den injicerade strömmen, så det kan enkelt ändras genom att ändra matningsströmmen. Modulering av ljusintensiteten är den så kallade "likströmsmoduleringen". Detta är mycket meningsfullt för avståndsmätaren att användas som en ljuskälla, eftersom den direkt kan modulera ljusintensiteten, och det finns inget behov av att utrusta en modulator med en komplex struktur och hög strömförbrukning. Dessutom, jämfört med andra ljuskällor, har galliumarseniddiodljuskällan fördelarna med liten storlek, låg vikt, fast struktur och ingen rädsla för vibrationer, vilket bidrar till miniatyrisering och portabilitet av avståndsmätaren.
(2) Helium-Ne (He-Ne) gaslaser
En helium-neongaslaser består av ett urladdningsrör, en excitationsströmkälla och en resonanshålighet. Urladdningsröret är ett kristallrör med en innerdiameter på flera millimeter. Röret är fyllt med en blandad gas av helium och neon. Längden på röret varierar från några centimeter till tiotals centimeter. Ju längre rör, desto högre uteffekt. Optiskt precisionsbearbetade Brewster-fönster är installerade i båda ändar av röret. Exciteringseffekten kan i allmänhet använda DC, AC eller högfrekventa krafturladdningsmetoder. För närvarande används likströmsurladdningsmetoden mest, och dess fördel är att laserutgången är stabil. Resonanshålrummet består av två sfäriska speglar, varav den ena är helt reflekterande och den andra delvis genomskinlig. Dess transmittans är 2 procent, det vill säga reflektionsförmågan är fortfarande 98 procent.
Heliumatomen i urladdningsröret, under excitation av excitationsströmförsörjningen, hoppar kontinuerligt till en hög energinivå. När den kolliderar med neonatomen överförs energin kontinuerligt till neonatomen, så att neonatomen kontinuerligt hoppar till en hög energinivå, och den återgår till den höga energinivån. till basnivån. Samtidigt, under excitation av fotoner, stimuleras neonatomerna på den höga energinivån att stråla tillbaka till basenerginivån, och nya fotoner produceras vid denna tidpunkt. Generellt sett kommer de flesta fotoner att hoppa ut genom rörväggen eller absorberas av rörväggen, och endast fotonerna längs rörväggens axel kommer att reflekteras fram och tillbaka mellan de två speglarna, vilket resulterar i kontinuerlig strålning och förstärkning av ljus .
Brewster-fönstret är en högpolerad kristallplatta, och vinkeln mellan normalen på fönsterytan och rörets axel kallas Brewster-vinkeln. Denna vinkel varierar med fönstrets material, i fallet med kristallfönster är den ungefär lika med 56o. När ljusvågen infaller på fönstret längs rörets axel, kommer komponenten av ljusvågens elektriska vibration längs pappersytan (indikerad med pilen i figuren) att överföras helt utan att reflekteras; medan komponenten längs riktningen vinkelrät mot pappersytan (anges med pilen i figuren) De svarta prickarna) reflekteras, så att det kvarvarande ljuset är linjärt polariserat ljus som vibrerar längs papperet. Efteråt löper denna typ av ljus fram och tillbaka i resonanshålan, eftersom de nyfödda fotonerna av stimulerad strålning har samma vibrationsriktning som de ursprungliga fotonerna, det vill säga det ackumulerade ljuset är alltid linjärt polariserat ljus som vibrerar längs riktningen av papperet, Därför, när de passerar fram och tillbaka genom Brewster-fönstret, passerar nästan alla av dem med liten förlust av ljus.
Lasern utrustad med ett Brewster-fönster matar direkt ut linjärt polariserat ljus, så att den fotoelektriska modulatorgruppen inte behöver en polarisator, vilket undviker infallande ljus från den allmänna modulatorn, vilket orsakar cirka 50 procents förlust av ljusintensitet på grund av att den passerar genom polarisatorn Defekter. Därför kan den maximala räckvidden för avståndsmätaren som är utrustad med lasern ovan nå 40-50km.
Lasern som emitteras av helium-neongaslasern har mycket stabil frekvens och fas, hög riktning och kontinuerlig emission, så den används ofta inom laseravstånd, kollimation, kommunikation och holografi. Helium-neongaslasern har emellertid också sina nackdelar, det vill säga effektiviteten är mycket låg, och förhållandet mellan dess uteffekt och ineffekt är bara en tusendel. Därför är laserns uteffekt på laseravståndsmätaren endast cirka 2-5mW.
