Anwendung eines abstimmbaren 1550-nm-Faserlasers mit Einzelfrequenz
2021-09-01
Einzelfrequenz-Faserlaser haben einzigartige Eigenschaften wie ultraschmale Linienbreite, einstellbare Frequenz, ultralange Kohärenzlänge und extrem niedriges Rauschen. Die FMCW-Technologie des Mikrowellenradars kann für die ultrahochpräzise kohärente Erkennung von Zielen in extrem großer Entfernung verwendet werden. Ändern Sie die dem Markt innewohnenden Konzepte von Fasersensorik, Lidar und Laser-Ranging und setzen Sie die Revolution bei Laseranwendungen bis zum Ende fort.
Anwendung in der Glasfasersensorik: Faserlaser mit ultraschmaler Linienbreite können auf verteilte Fasererfassungssysteme angewendet werden, um Ziele in einer Entfernung von bis zu 10 Kilometern zu erkennen, zu lokalisieren und zu klassifizieren. Sein grundlegendes Anwendungsprinzip ist die frequenzmodulierte Dauerstrichtechnologie (FMCW), die einen kostengünstigen, vollständig verteilten Sensorsicherheitsschutz für Kernkraftwerke, Öl-/Gaspipelines, Militärstützpunkte und nationale Verteidigungsgrenzen bieten kann. Bei der FMCW-Technologie ändert sich die Laserausgangsfrequenz ständig um ihre Mittenfrequenz, und ein Teil des Laserlichts wird in einen Referenzarm mit festem Reflexionsvermögen eingekoppelt. In einem heterodynen kohärenten Detektionssystem wirkt der Referenzarm als lokale Oszillation Die Rolle des LO (LO). Als Sensor fungiert eine weitere sehr lange optische Faser, siehe Abbildung 2. Das von der Sensorfaser reflektierte Laserlicht wird mit dem Referenzlicht des Lokaloszillators gemischt, um eine optische Schwebungsfrequenz zu erzeugen, die der Zeitverzögerungsdifferenz entspricht, die sie hat erfahren. Die Ferninformation über die Sensorfaser kann durch Messen der Schwebungsfrequenz des Photostroms auf dem Spektrumanalysator erhalten werden. Die verteilte Reflexion an der Sensorfaser kann die einfachste Rayleigh-Rückstreuung sein. Durch diese kohärente Erkennungstechnologie können Signale mit einer Empfindlichkeit von bis zu -100 dB problemlos erkannt werden. Da gleichzeitig das Schwebungssignal des Fotostroms proportional zu dem reflektierten Lichtsignal und der Leistung des Referenzlichts von dem lokalen Oszillator ist und das Referenzlicht auch die Funktion hat, das Signallicht zu verstärken, kann diese Sensortechnologie erreicht werden Sonstiger Strom Jede Glasfaser-Sensortechnologie kann keine dynamische Messung über große Entfernungen erreichen. Externe Faktoren, die die Sensorfaser stören, wie etwa Druck, Temperatur, Schall und Vibration, wirken sich direkt auf das reflektierte Laserlicht aus, wodurch die Erfassung dieser externen Umgebungen realisiert wird. Für jeden Satz kohärenter FMCW-Technologiesysteme ist es jedoch am kritischsten, eine Lichtquelle mit einer langen Kohärenzlänge zu benötigen, um eine hohe räumliche Genauigkeit und einen großen Messbereich zu erreichen. Optical Library Communication denkt, was Sie denken, und passt eine Vielzahl von ultraschmalen Faserlasern für Sie an. Diese Laser profitieren von der patentierten Technologie der Vereinigten Staaten, die Frequenz ist absolut einfach und die Kohärenzlänge kann mehrere zehn Kilometer erreichen, was die idealste Lichtquelle in der FMCW-Technologie ist. Der mit optischer Bibliothekskommunikation ausgestattete Faserlaser hat die längste Reichweite von mehr als 10 Kilometern, während die Detektionsreichweite von DFB-Laserdioden auf dem Markt nur wenige hundert Meter beträgt. Da nur ein solcher Laser und Fotodetektor die Änderungen von Ultra-Long-Distance-Erfassungsteilen überwachen kann, kann das Erfassungssystem die aktuellen Sicherheitsstandards zu sehr geringen Kosten verbessern, was in einer Vielzahl von Anwendungen weit verbreitet ist. , Fernsicherheit und militärische Felder.
Laserpointer und militärische Reichweite: Gegenwärtig ist die integrierte ISR-Plattform (Intelligence, Surveillance, Reconnaissance) des Militärs normalerweise mit einem elektrooptischen Abbildungssystem ausgestattet, das im Allgemeinen Bilder aus großer Entfernung aufnehmen und die Bewegung kleiner Ziele wie Trägerraketen und Panzer genau lokalisieren kann. Aufgrund des Einflusses der Geländegenauigkeit des Abbildungssystems kann das System jedoch im Allgemeinen nicht die genaue Position des Ziels an diese Kommandoplattformen übertragen, um die Waffe auf das Ziel zu richten. Tatsächlich hatte das Militär schon immer eine große Nachfrage nach kostengünstigen, ultralangen (mehrere hundert Kilometer) und ultrapräzisen (weniger als 1 Meter) Laserzielanzeige/-entfernungsmessung in Bezug auf ISR-Systeme . Gegenwärtig beträgt die Messentfernung eines allgemeinen kommerziellen Laser-Entfernungsmessers 10–20 Kilometer, was durch seinen dynamischen Bereich und seine Messempfindlichkeit begrenzt ist und die Anforderungen des militärischen ISR-Systems nicht erfüllen kann. Gegenwärtig basieren die meisten Laser-Entfernungsmesser auf dem Prinzip der optischen Reflexion im Zeitbereich von gepulsten Lasern. Sie bestehen aus schnellen Fotodetektoren und einfachen Analysatoren, die die vom Ziel reflektierten Lichtimpulssignale direkt erfassen. Die Messgenauigkeit beträgt in der Regel 1-10 Meter, was durch die Pulsbreite des Lasers (bezogen auf den 3-30nm langen Laserpuls) begrenzt ist. Je kürzer der Laserpuls ist, desto höher ist die Messgenauigkeit und auch die Bandbreite der Lasermessung wird stark verbessert. Dies wird zweifellos das Detektionsrauschen erhöhen, wodurch der dynamische Messabstand verringert wird. Da das Photostromsignal linear proportional zur Energie des reflektierten Lichtsignals ist, begrenzen diese verstärkten Störungen die Empfindlichkeit des Detektionssignals. Aus diesem Grund beträgt die längste Messentfernung des aktuellen militärischen Laser-Entfernungsmessers nur 10 bis 20 Kilometer. Basierend auf dem Prinzip der FMCW-Technologie kann der 1550-nm-Faserlaser mit ultraschmaler Linienbreite in der Laserzielanzeige und Laserentfernungsmessung über Hunderte von Kilometern weit verbreitet eingesetzt werden, sodass die ISR-Plattform zu sehr geringen Kosten gebaut werden kann. Eine Reihe von Ultra-Langstrecken-Laseranzeigen/-entfernungsmessern besteht aus Laser, Kollimator und Empfänger sowie Signalanalysator. Die Frequenz des schmalbandigen Lasers wird linear und schnell moduliert. Die Ferninformationen können erhalten werden, indem das vom Ziel reflektierte Signallicht gemessen und das Referenzlicht gemischt wird, um einen Fotostrom zu erzeugen. Bei dem FMCW-Technologiesystem bestimmt die Linienbreite oder Kohärenzlänge des Lasers den Abstand und die Empfindlichkeit der Messung. Die von Optical Library Communication bereitgestellte Linienbreite des Faserlasers beträgt nur 2 kHz, was 2-3 Größenordnungen niedriger ist als die Linienbreite des besten Halbleiterlasers der Welt. Dieses wichtige Merkmal kann eine Laseranzeige und Entfernungsmessung von Hunderten von Kilometern erreichen, und die Genauigkeit beträgt bis zu 1 Meter oder sogar weniger als 1 Meter. Das aus diesem Faserlaser hergestellte Laseranzeige-/Messinstrument hat viele Vorteile gegenüber den meisten aktuellen Laseranzeige-/Messinstrumenten, die auf gepulsten Lasern basieren, einschließlich einer sehr großen dynamischen Entfernung, einer sehr hohen Messempfindlichkeit und für das menschliche Auge sicher, klein, leicht, stabil und fest, einfach zu installieren usw.
Doppler-Lidar: Im Allgemeinen erfordern kohärente Radarsysteme gepulste Laserlichtquellen, und um heterodyne oder homodyne Signale für die Doppler-Erfassung zu erzeugen, müssen diese Laser auch mit einer einzigen Frequenz arbeiten. Herkömmlicherweise bestehen solche Laser jedoch im Allgemeinen aus drei Teilen: Sublaser, Hauptlaser und komplizierte Schaltungssteuerung. Unter ihnen ist der Sublaser ein gepulster Laseroszillator mit hoher Leistung, der Hauptlaser ein leistungsarmer, aber sehr stabiler kontinuierlicher Laser, und der elektronische Steuerteil wird hauptsächlich zur Steuerung und Aufrechterhaltung der Einzelfrequenzoszillation des Sublasers verwendet . Es besteht kein Zweifel, dass dieser herkömmliche Einzelfrequenz-Impulslaser zu sperrig ist und großen Herausforderungen in Bezug auf Haltbarkeit und Robustheit gegenübersteht und nicht skaliert werden kann, da er eine häufige und mühsame Kalibrierung empfindlicher diskreter optischer Komponenten erfordert. Gleichzeitig muss darauf geachtet werden, dass das Seed-Signal des Hauptlasers reibungslos in den Sublaser eingekoppelt werden kann. Der qualitätsgeschaltete gepulste Faserlaser mit Einzelfrequenz und Vollfaser kann das ultrastarke und kompakte Doppler-Lidar-System zufrieden stellen. Dieser neuartige Laser kann alleine mit einem lokalen Oszillator arbeiten, er kann auch für Pulsbetrieb frequenzgeregelt werden und er kann auch als Seed-Quelle für die Injektion von Lasern durch den lokalen Oszillator verwendet werden. Die reflektierte Doppler-Frequenzverschiebung kann leicht abgelesen werden, indem der Photostrom überprüft wird, der durch die Mischung des Referenzlichts und des Signallichts erzeugt wird. Der Dauerstrich-Faserlaser von Optical Library Communication ist Ihr idealer Seed-Source-Laser. Es hat ein hohes Maß an Kompatibilität mit unserem gepulsten Vollfaser-Faserlaser. Alle optoelektronischen Bauelemente sind in einer kleinen und leichten Box integriert, die sich sehr gut für die Feldarbeit eignet. Aufgrund der natürlichen Wellenleiterstruktur der Faser benötigt der Faserlaser keinerlei optische Ausrichtung und Justage. Gleichzeitig können derzeitige Kristall-Festkörperlaser im Allgemeinen die Wellenlänge von 1550 nm, die für das menschliche Auge sicher ist, nicht direkt ausgeben, es sei denn durch komplexe nichtlineare Frequenzumwandlung. Dies macht unsere Erbium-dotierten Faserlaser attraktiver und wird damit zu einer der besten Lichtquellen für Lidar.
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