Explicación detallada de la fuente de luz del telémetro fotoeléctrico de fase.
Las fuentes de luz del telémetro de fase incluyen principalmente diodos de arseniuro de galio (GaAs) y láseres de gas helio-neón (He-Ne). El primero se usa generalmente en telémetros de corto alcance, y el segundo se usa en telémetros de medio y largo alcance. La siguiente es una introducción a estas dos fuentes de luz.
(1) diodo de arseniuro de galio (GaAs)
Un diodo de arseniuro de galio (GaAs) es un diodo de cristal. Al igual que un diodo común, también tiene una unión en su interior, como se muestra en la figura {{0}}. Su resistencia directa es pequeña y su resistencia inversa es grande. Cuando se inyecta una fuerte corriente en la dirección de avance, la luz infrarroja con una longitud de onda entre 0.72 y 0,94 m emergerá de la unión, y la intensidad de la luz emitida variará con la magnitud de la corriente inyectada. por lo tanto, se puede cambiar simplemente cambiando la corriente de alimentación. La modulación de la salida de intensidad de la luz es la llamada "modulación de corriente continua". Esto es muy significativo para que el telémetro se use como fuente de luz, porque puede modular directamente la intensidad de la luz y no es necesario equipar un modulador con una estructura compleja y un alto consumo de energía. Además, en comparación con otras fuentes de luz, la fuente de luz de diodo de arseniuro de galio tiene las ventajas de un tamaño pequeño, peso ligero, estructura firme y ausencia de vibraciones, lo que conduce a la miniaturización y portabilidad del telémetro.
(2) láser de gas helio-Ne (He-Ne)
Un láser de gas helio-neón consta de un tubo de descarga, una fuente de alimentación de excitación y una cavidad resonante. El tubo de descarga es un tubo de cristal con un diámetro interior de varios milímetros. El tubo está lleno de un gas mixto de helio y neón. La longitud del tubo varía desde unos pocos centímetros hasta decenas de centímetros. Cuanto más largo sea el tubo, mayor será la potencia de salida. Las ventanas Brewster mecanizadas con precisión óptica están instaladas en ambos extremos del tubo. La energía de excitación generalmente puede usar métodos de descarga de energía de CC, CA o alta frecuencia. Actualmente, el método de descarga de energía de CC es el más utilizado y su ventaja es que la salida del láser es estable. La cavidad resonante está compuesta por dos espejos esféricos, uno de los cuales es totalmente reflectante y el otro parcialmente transparente. Su transmitancia es del 2 por ciento, es decir, la reflectividad sigue siendo del 98 por ciento.
El átomo de helio en el tubo de descarga, bajo la excitación de la fuente de alimentación de excitación, salta continuamente a un alto nivel de energía. Cuando choca con el átomo de neón, la energía se transfiere continuamente al átomo de neón, de modo que el átomo de neón salta continuamente a un nivel de alta energía y vuelve al nivel de alta energía. al nivel básico. Al mismo tiempo, bajo la excitación de los fotones, los átomos de neón en el nivel de alta energía son estimulados para irradiar de vuelta al nivel de energía base, y en este momento se producen nuevos fotones. En términos generales, la mayoría de los fotones saltarán a través de la pared del tubo o serán absorbidos por la pared del tubo, y solo los fotones a lo largo del eje de la pared del tubo se reflejarán de un lado a otro entre los dos espejos, lo que dará como resultado una radiación continua y una amplificación de la luz. .
La ventana de Brewster es una placa de cristal muy pulida, y el ángulo entre la normal de la superficie de la ventana y el eje del tubo se denomina ángulo de Brewster. Este ángulo varía con el material de la ventana, en el caso de las ventanas de cristal es aproximadamente igual a 56º. Cuando la onda de luz incide sobre la ventana a lo largo del eje del tubo, la componente de la vibración eléctrica de la onda de luz a lo largo de la superficie del papel (indicada por la flecha en la figura) se transmitirá completamente sin reflejarse; mientras que el componente a lo largo de la dirección perpendicular a la superficie del papel (indicado por la flecha en la figura) Los puntos negros) se reflejan, de modo que la luz restante es luz polarizada linealmente que vibra a lo largo del papel. Posteriormente, este tipo de luz va y viene en la cavidad resonante, porque los fotones recién nacidos de la radiación estimulada tienen la misma dirección de vibración que los fotones originales, es decir, la luz acumulada es siempre luz polarizada linealmente que vibra en la dirección del papel, por lo tanto, siempre que pasan de un lado a otro por la ventana de Brewster, casi todos pasan con poca pérdida de luz.
El láser equipado con una ventana de Brewster emite directamente luz polarizada linealmente, de modo que el grupo del modulador fotoeléctrico no necesita un polarizador, evitando así la luz incidente del modulador general, que provoca una pérdida de intensidad de luz de alrededor del 50 por ciento debido al paso por el polarizador. defectos Por lo tanto, el alcance máximo del telémetro equipado con el láser anterior puede llegar a 40-50km.
El láser emitido por el láser de gas helio-neón tiene una frecuencia y una fase muy estables, una alta directividad y una emisión continua, por lo que se usa ampliamente en alcance láser, colimación, comunicación y holografía. Sin embargo, el láser de gas helio-neón también tiene sus desventajas, es decir, la eficiencia es muy baja y la relación entre su potencia de salida y la potencia de entrada es solo una milésima. Por lo tanto, la potencia de salida del láser en el telémetro láser es solo de 2-5mW.
