Application du laser à fibre accordable à fréquence unique de 1550 nm
2021-09-01
Les lasers à fibre monofréquence ont des propriétés uniques telles qu'une largeur de raie ultra-étroite, une fréquence réglable, une longueur de cohérence ultra-longue et un bruit ultra-faible. La technologie FMCW sur radar à micro-ondes peut être utilisée pour la détection cohérente de très haute précision de cibles à très longue distance. Changez les concepts inhérents au marché de la détection par fibre, du lidar et de la télémétrie laser, et continuez à mener à bien la révolution des applications laser.
Application en détection par fibre optique : Les lasers à fibre à largeur de raie ultra-étroite peuvent être appliqués aux systèmes de détection à fibre distribués pour détecter, localiser et classer des cibles jusqu'à 10 kilomètres. Son principe d'application de base est la technologie des ondes continues à modulation de fréquence (FMCW), qui peut fournir une protection de sécurité des capteurs entièrement distribuée à faible coût pour les centrales nucléaires, les oléoducs/gazoducs, les bases militaires et les frontières de la défense nationale. Dans la technologie FMCW, la fréquence de sortie du laser change constamment autour de sa fréquence centrale et une partie de la lumière laser est couplée dans un bras de référence avec une réflectivité fixe. Dans un système de détection cohérente hétérodyne, le bras de référence agit comme une oscillation locale Le rôle du LO (LO). Agissant comme un capteur est une autre fibre optique très longue, veuillez voir la figure 2. La lumière laser réfléchie par la fibre de détection est mélangée à la lumière de référence de l'oscillateur local pour produire une fréquence de battement optique, qui correspond à la différence de retard qu'elle a expérimenté. Les informations à distance sur la fibre de détection peuvent être obtenues en mesurant la fréquence de battement du photocourant sur l'analyseur de spectre. La réflexion distribuée sur la fibre de détection peut être la rétrodiffusion Rayleigh la plus simple. Grâce à cette technologie de détection cohérente, les signaux avec une sensibilité aussi faible que -100db peuvent être facilement détectés. En même temps, étant donné que le signal de battement du photocourant est proportionnel au signal lumineux réfléchi et à la puissance de la lumière de référence de l'oscillateur local, et que la lumière de référence a également pour fonction d'amplifier le signal lumineux, cette technologie de détection peut atteindre autre courant Toute technologie de détection de fibre optique ne peut pas réaliser de mesure dynamique ultra-longue distance. Les facteurs externes qui interfèrent avec la fibre de détection, tels que la pression, la température, le son et les vibrations, affecteront directement la lumière laser réfléchie, réalisant ainsi la détection de ces environnements externes. Cependant, pour tout ensemble de système de technologie FMCW cohérent, la partie la plus critique est d'avoir besoin d'une source lumineuse avec une longue longueur de cohérence pour obtenir une précision spatiale élevée et une large plage de mesure. La communication de bibliothèque optique pense ce que vous pensez et adapte pour vous une variété de lasers à fibre à ligne ultra-étroite. Ces lasers bénéficient de la technologie brevetée des États-Unis, la fréquence est absolument unique et la longueur de cohérence peut atteindre des dizaines de kilomètres, ce qui est la source de lumière la plus idéale dans la technologie FMCW. Le laser à fibre équipé d'une communication de bibliothèque optique a la plus longue distance de détection de plus de 10 kilomètres, tandis que la distance de détection des diodes laser DFB sur le marché n'est que de quelques centaines de mètres. Étant donné qu'un seul laser et photodétecteur de ce type peut surveiller les modifications des pièces de détection ultra-longue distance, le système de détection peut mettre à niveau les normes de sécurité actuelles à un coût très faible, ce qui peut être largement utilisé dans une large gamme d'applications. , Sécurité intérieure longue distance et domaines militaires.
Pointeur laser et télémétrie militaire : À l'heure actuelle, la plate-forme intégrée ISR (renseignement, surveillance, reconnaissance) de l'armée est généralement équipée d'un système d'imagerie électro-optique, qui peut généralement imager à de longues distances et localiser avec précision le mouvement de petites cibles, telles que des lanceurs et des chars. Cependant, du fait de l'impact de la précision terrain du système d'imagerie, le système ne peut généralement pas transmettre la position précise de la cible à ces plateformes de commandement pour diriger l'arme vers la cible. En fait, l'armée a toujours eu une énorme demande d'indication / télémétrie de cibles laser à faible coût, ultra-longue distance (plusieurs centaines de kilomètres) et ultra-haute précision (moins de 1 mètre) en termes de systèmes ISR. . À l'heure actuelle, la distance de mesure d'un télémètre laser commercial général est de 10 à 20 kilomètres, ce qui est limité par sa plage dynamique et sa sensibilité de mesure, et ne peut pas répondre aux exigences du système ISR militaire. A l'heure actuelle, la plupart des télémètres laser sont basés sur le principe de la réflexion optique dans le domaine temporel des lasers pulsés. Ils sont composés de photodétecteurs rapides et d'analyseurs simples, qui détectent directement les signaux d'impulsions lumineuses réfléchis par la cible. La précision de mesure est généralement de 1 à 10 mètres, ce qui est limité par la largeur d'impulsion du laser (par rapport à l'impulsion laser longue de 3 à 30 nm). Plus l'impulsion laser est courte, plus la précision de mesure est élevée et la bande passante de la mesure laser sera également grandement améliorée. Cela augmentera sans aucun doute le bruit de détection, réduisant ainsi la distance de mesure dynamique. Le signal photocourant étant linéairement proportionnel à l'énergie du signal lumineux réfléchi, ces bruits renforcés limitent la sensibilité du signal de détection. Pour cette raison, la distance de mesure la plus longue du télémètre laser militaire actuel n'est que de 10 à 20 kilomètres. Basé sur le principe de la technologie FMCW, le laser à fibre à largeur de raie ultra-étroite de 1550 nm peut être largement utilisé dans l'indication de cible laser et la télémétrie laser sur des centaines de kilomètres, de sorte que la plate-forme ISR peut être construite à un coût très faible. Un ensemble d'indication/télémétrie laser ultra-longue distance est composé d'un laser, d'un collimateur et d'un récepteur, et d'un analyseur de signal. La fréquence du laser à largeur de raie étroite est modulée linéairement et rapidement. Les informations à distance peuvent être obtenues en mesurant le signal lumineux réfléchi par la cible et en mélangeant la lumière de référence pour générer un photocourant. Dans le système technologique FMCW, la largeur de ligne ou la longueur de cohérence du laser détermine la distance et la sensibilité de la mesure. La largeur de ligne laser à fibre fournie par Optical Library Communication est aussi faible que 2Khz, ce qui est de 2 à 3 ordres de grandeur inférieur à la largeur de ligne du meilleur laser à semi-conducteur au monde. Cette caractéristique importante peut atteindre une indication laser et une mesure de distance de centaines de kilomètres, et la précision est aussi élevée que 1 mètre ou même moins de 1 mètre. L'indicateur laser/instrument de mesure composé de ce laser à fibre présente de nombreux avantages par rapport à la plupart des indicateurs laser/instruments de mesure actuels basés sur des lasers pulsés, y compris une très longue distance dynamique, une sensibilité de mesure très élevée et une sécurité pour les yeux humains, de petite taille, léger, stable et ferme, facile à installer, etc.
Lidar Doppler : D'une manière générale, les systèmes radar cohérents nécessitent des sources lumineuses laser pulsées, et pour générer des signaux hétérodynes ou homodynes pour la détection Doppler, ces lasers doivent également fonctionner à une seule fréquence. Cependant, traditionnellement, ces lasers sont généralement composés de trois parties : un sous-laser, un laser principal et un circuit de commande compliqué. Parmi eux, le sous-laser est un oscillateur laser pulsé de haute puissance, le laser principal est un laser continu de faible puissance mais très stable, et la partie de commande électronique est principalement utilisée pour contrôler et maintenir l'oscillation à fréquence unique du sous-laser. . Il ne fait aucun doute que ce laser pulsé à fréquence unique traditionnel est trop volumineux et fait face à de grands défis en termes de durabilité et de robustesse, et ne peut pas être mis à l'échelle car il nécessite un étalonnage fréquent et gênant de composants optiques discrets sensibles. En même temps, il doit être adapté que le signal de départ du laser principal puisse être couplé en douceur dans le sous-laser. Le laser à fibre pulsée Q-switched monofréquence et entièrement fibre peut satisfaire le système lidar Doppler ultra-résistant et compact. Ce nouveau laser peut fonctionner seul avec un oscillateur local, il peut également être verrouillé en fréquence pour un fonctionnement par impulsions, et il peut également être utilisé comme source d'amorçage pour l'injection de lasers à travers l'oscillateur local. Le décalage de fréquence Doppler réfléchi peut être facilement lu en vérifiant le photocourant généré par le mélange de la lumière de référence et du signal lumineux. Le laser à fibre à onde continue d'Optical Library Communication est votre laser source idéal. Il a un haut degré de compatibilité avec notre laser à fibre pulsée tout fibre. Tous les dispositifs optoélectroniques sont intégrés dans un boîtier petit et léger, ce qui est très approprié pour le travail sur le terrain. En raison de la structure naturelle du guide d'ondes de la fibre, le laser à fibre ne nécessite aucun alignement ni réglage optique. Dans le même temps, à moins d'une conversion de fréquence non linéaire complexe, les lasers à semi-conducteurs à cristal actuels ne peuvent généralement pas produire directement la longueur d'onde de 1550 nm qui est sans danger pour l'œil humain. Cela rend nos lasers à fibre dopée à l'erbium plus attrayants et devient ainsi l'une des meilleures sources de lumière pour le lidar.
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