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Aplicación de láser de fibra sintonizable de frecuencia única de 1550 nm

2021-09-01
Los láseres de fibra de frecuencia única tienen propiedades únicas, como un ancho de línea ultraestrecho, frecuencia ajustable, longitud de coherencia ultralarga y ruido ultrabajo. La tecnología FMCW en el radar de microondas se puede utilizar para la detección coherente de ultra alta precisión de objetivos de ultra larga distancia. Cambie los conceptos inherentes del mercado de detección de fibra, lidar y alcance láser, y continúe llevando a cabo la revolución en las aplicaciones láser hasta el final.

Aplicación en detección de fibra óptica:
Los láseres de fibra de ancho de línea ultra estrecho se pueden aplicar a sistemas de detección de fibra distribuidos para detectar, ubicar y clasificar objetivos a una distancia de hasta 10 kilómetros. Su principio básico de aplicación es la tecnología de onda continua modulada en frecuencia (FMCW), que puede proporcionar protección de seguridad de sensores completamente distribuida y de bajo costo para plantas de energía nuclear, oleoductos/gasoductos, bases militares y fronteras de defensa nacional.
En la tecnología FMCW, la frecuencia de salida del láser cambia constantemente alrededor de su frecuencia central y parte de la luz del láser se acopla a un brazo de referencia con una reflectividad fija. En un sistema de detección coherente heterodino, el brazo de referencia actúa como una oscilación local El papel del LO (LO). Otra fibra óptica muy larga actúa como sensor, consulte la Figura 2. La luz láser reflejada por la fibra sensora se mezcla con la luz de referencia del oscilador local para producir una frecuencia de pulsación óptica, que corresponde a la diferencia de retardo de tiempo que tiene. experimentado. La información remota sobre la fibra sensora se puede obtener midiendo la frecuencia de pulsación de la fotocorriente en el analizador de espectro. La reflexión distribuida sobre la fibra sensora puede ser la retrodispersión de Rayleigh más simple. A través de esta tecnología de detección coherente, las señales con una sensibilidad tan baja como -100db pueden detectarse fácilmente.
Al mismo tiempo, dado que la señal de pulso de la fotocorriente es proporcional a la señal de luz reflejada y la potencia de la luz de referencia del oscilador local, y la luz de referencia también tiene la función de amplificar la luz de señal, esta tecnología de detección puede lograr otra corriente Cualquier tecnología de detección de fibra óptica no puede lograr una medición dinámica de ultra larga distancia. Los factores externos que interfieren con la fibra sensora, como la presión, la temperatura, el sonido y la vibración, afectarán directamente la luz láser reflejada, lo que permitirá detectar estos entornos externos.
Sin embargo, para cualquier conjunto de sistema de tecnología FMCW coherente, la parte más crítica es necesitar una fuente de luz con una longitud de coherencia larga para lograr una alta precisión espacial y un amplio rango de medición. La comunicación de la biblioteca óptica piensa lo que usted piensa y adapta una variedad de láseres de fibra de línea ultra estrecha para usted. Estos láseres se benefician de la tecnología patentada de los Estados Unidos, la frecuencia es absolutamente única y la longitud de coherencia puede alcanzar decenas de kilómetros, que es la fuente de luz más ideal en la tecnología FMCW. El láser de fibra equipado con comunicación de biblioteca óptica tiene la distancia de detección más larga de más de 10 kilómetros, mientras que la distancia de detección de los diodos láser DFB en el mercado es de solo unos pocos cientos de metros. Dado que solo un láser y un fotodetector de este tipo pueden monitorear los cambios de las piezas de detección de ultra larga distancia, el sistema de detección puede actualizar los estándares de seguridad actuales a un costo muy bajo, lo que puede usarse ampliamente en una amplia gama de aplicaciones. , Seguridad nacional a larga distancia y campos militares.

Puntero láser y alcance militar:
En la actualidad, la plataforma integrada ISR (inteligencia, vigilancia, reconocimiento) de las fuerzas armadas suele estar equipada con un sistema de imágenes electro-ópticas, que generalmente puede generar imágenes a largas distancias y ubicar con precisión el movimiento de objetivos pequeños, como vehículos de lanzamiento y tanques. Sin embargo, debido al impacto de la precisión del terreno del sistema de imágenes, el sistema generalmente no puede transmitir la posición precisa del objetivo a estas plataformas de comando para dirigir el arma hacia el objetivo. De hecho, las fuerzas armadas siempre han tenido una gran demanda de indicación/rango de objetivos láser de bajo costo, ultra larga distancia (varios cientos de kilómetros) y ultra alta precisión (menos de 1 metro) en términos de sistemas ISR. .
En la actualidad, la distancia de medición de un telémetro láser comercial general es de 10 a 20 kilómetros, que está limitada por su rango dinámico y sensibilidad de medición, y no puede cumplir con los requisitos del sistema ISR militar. En la actualidad, la mayoría de los telémetros láser se basan en el principio de la reflexión óptica en el dominio del tiempo de los láseres pulsados. Se componen de fotodetectores rápidos y analizadores simples, que detectan directamente las señales de pulso de luz reflejadas desde el objetivo. La precisión de la medición suele ser de 1 a 10 metros, que está limitada por el ancho de pulso del láser (en relación con el pulso de láser de 3 a 30 nm de largo). Cuanto más corto sea el pulso del láser, mayor será la precisión de la medición y el ancho de banda de la medición del láser también mejorará en gran medida. Sin duda, esto aumentará el ruido de detección, reduciendo así la distancia de medición dinámica. Dado que la señal de fotocorriente es linealmente proporcional a la energía de la señal de luz reflejada, estos ruidos mejorados limitan la sensibilidad de la señal de detección. Debido a esto, la distancia de medición más larga del telémetro láser militar actual es de solo 10-20 kilómetros.
Basado en el principio de la tecnología FMCW, el láser de fibra de ancho de línea ultra estrecho de 1550nm se puede usar ampliamente en la indicación de objetivos láser y en el alcance del láser durante cientos de kilómetros, de modo que la plataforma ISR se puede construir a un costo muy bajo. Un conjunto de indicación/rango de láser de ultra larga distancia está compuesto por láser, colimador y receptor, y analizador de señal. La frecuencia del láser de ancho de línea estrecho se modula lineal y rápidamente. La información remota se puede obtener midiendo la señal de luz reflejada desde el objetivo y mezclando la luz de referencia para generar una fotocorriente. En el sistema de tecnología FMCW, el ancho de línea o longitud de coherencia del láser determina la distancia y la sensibilidad de la medición. El ancho de línea del láser de fibra proporcionado por Optical Library Communication es tan bajo como 2Khz, que es 2-3 órdenes de magnitud más bajo que el ancho de línea del mejor láser semiconductor del mundo. Esta característica importante puede lograr una indicación láser y una medición de distancia de cientos de kilómetros, y la precisión es tan alta como 1 metro o incluso menos de 1 metro.
El indicador láser/instrumento de medición hecho de este láser de fibra tiene muchas ventajas sobre la mayoría de los indicadores láser/instrumentos de medición actuales basados ​​en láseres pulsados, incluida una distancia dinámica muy larga, una sensibilidad de medición muy alta y seguridad para los ojos humanos, tamaño pequeño, peso ligero, estable y firme, fácil de instalar, etc.

Lidar Doppler:
En términos generales, los sistemas de radar coherentes requieren fuentes de luz láser pulsada y, para generar señales heterodinas u homodinas para la detección Doppler, estos láseres también deben funcionar en una sola frecuencia. Sin embargo, tradicionalmente, tales láseres generalmente se componen de tres partes: sub-láser, láser principal y control de circuito complicado. Entre ellos, el subláser es un oscilador láser pulsado de alta potencia, el láser principal es un láser continuo de baja potencia pero muy estable, y la parte de control electrónico se utiliza principalmente para controlar y mantener la oscilación de frecuencia única del subláser. . No hay duda de que este láser pulsado de frecuencia única tradicional es demasiado voluminoso y enfrenta grandes desafíos en cuanto a durabilidad y robustez, y no puede ampliarse porque requiere una calibración frecuente y problemática de componentes ópticos discretos sensibles. Al mismo tiempo, se debe hacer coincidir que la señal inicial del láser principal se pueda acoplar sin problemas en el láser secundario.
El láser de fibra pulsada Q-Switched de fibra única y de frecuencia única puede satisfacer el sistema lidar Doppler compacto y ultrarresistente. Este novedoso láser puede funcionar solo con un oscilador local, también puede bloquearse en frecuencia para operar por pulsos y también puede usarse como una fuente semilla para la inyección de láseres a través del oscilador local. El cambio de frecuencia Doppler reflejado se puede leer fácilmente comprobando la fotocorriente generada por la mezcla de la luz de referencia y la luz de señal. El láser de fibra de onda continua de Optical Library Communication es su fuente láser ideal. Tiene un alto grado de compatibilidad con nuestro láser de fibra pulsada totalmente de fibra. Todos los dispositivos optoelectrónicos están integrados en una caja pequeña y ligera, muy adecuada para el trabajo de campo. Debido a la estructura natural de la guía de ondas de la fibra, el láser de fibra no requiere ningún ajuste ni alineación óptica. Al mismo tiempo, a menos que sea a través de una conversión de frecuencia no lineal compleja, los láseres de estado sólido de cristal actuales generalmente no pueden emitir directamente la longitud de onda de 1550 nm que es segura para el ojo humano. Esto hace que nuestros láseres de fibra dopados con erbio sean más atractivos y, por lo tanto, se convierte en una de las mejores fuentes de luz para lidar.