Λεπτομερής επεξήγηση της πηγής φωτός του φωτοηλεκτρικού αποστασιόμετρου φάσης
Οι πηγές φωτός του ανιχνευτή εύρους φάσης περιλαμβάνουν κυρίως διόδους αρσενιδίου του γαλλίου (GaAs) και λέιζερ αερίου ηλίου-νέον (He-Ne). Το πρώτο χρησιμοποιείται γενικά σε ανιχνευτές μικρής εμβέλειας και το δεύτερο σε ανιχνευτές μεσαίας και μεγάλης εμβέλειας. Ακολουθεί μια εισαγωγή σε αυτές τις δύο πηγές φωτός.
(1) Δίοδος αρσενιδίου του γαλλίου (GaAs).
Μια δίοδος αρσενιδίου του γαλλίου (GaAs) είναι μια κρυσταλλική δίοδος. Όπως μια κοινή δίοδος, έχει επίσης μια διασταύρωση στο εσωτερικό, όπως φαίνεται στο σχήμα {{0}}. Η αντίστασή του προς τα εμπρός είναι μικρή και η αντίστροφη αντίσταση είναι μεγάλη. Όταν εγχύεται ισχυρό ρεύμα προς τα εμπρός, το υπέρυθρο φως με μήκος κύματος μεταξύ 0.72 και 0,94 m θα αναδυθεί από τη διασταύρωση και η ένταση του εκπεμπόμενου φωτός θα ποικίλλει ανάλογα με το μέγεθος του εγχυόμενου ρεύματος, έτσι μπορεί απλά να αλλάξει αλλάζοντας το ρεύμα τροφοδοσίας Η ρύθμιση της εξόδου της έντασης φωτός είναι η λεγόμενη «διαμόρφωση συνεχούς ρεύματος». Αυτό είναι πολύ σημαντικό για τη χρήση του μετρητή απόστασης ως πηγή φωτός, επειδή μπορεί να ρυθμίσει άμεσα την ένταση του φωτός και δεν χρειάζεται να εξοπλίσετε έναν διαμορφωτή με πολύπλοκη δομή και υψηλή κατανάλωση ενέργειας. Επιπλέον, σε σύγκριση με άλλες πηγές φωτός, η πηγή φωτός με δίοδο αρσενικού γαλλίου έχει τα πλεονεκτήματα του μικρού μεγέθους, του μικρού βάρους, της σταθερής δομής και του φόβου των κραδασμών, γεγονός που ευνοεί τη σμίκρυνση και τη φορητότητα του ανιχνευτή εύρους.
(2) Λέιζερ αερίου ηλίου-νε (He-Ne).
Ένα λέιζερ αερίου ηλίου-νέον αποτελείται από έναν σωλήνα εκκένωσης, ένα τροφοδοτικό διέγερσης και μια κοιλότητα συντονισμού. Ο σωλήνας εκκένωσης είναι ένας κρυστάλλινος σωλήνας με εσωτερική διάμετρο αρκετών χιλιοστών. Ο σωλήνας είναι γεμάτος με ένα μικτό αέριο ηλίου και νέον. Το μήκος του σωλήνα ποικίλλει από μερικά εκατοστά έως δεκάδες εκατοστά. Όσο μεγαλύτερος είναι ο σωλήνας, τόσο μεγαλύτερη είναι η ισχύς εξόδου. Τα παράθυρα Brewster επεξεργασμένα οπτικά ακριβείας εγκαθίστανται και στα δύο άκρα του σωλήνα. Η ισχύς διέγερσης μπορεί γενικά να χρησιμοποιεί μεθόδους εκφόρτισης ισχύος DC, AC ή υψηλής συχνότητας. Επί του παρόντος, η μέθοδος εκφόρτισης ισχύος DC χρησιμοποιείται περισσότερο και το πλεονέκτημά της είναι ότι η έξοδος λέιζερ είναι σταθερή. Η κοιλότητα συντονισμού αποτελείται από δύο σφαιρικά κάτοπτρα, το ένα εκ των οποίων είναι πλήρως ανακλαστικό και το άλλο μερικώς διαφανές. Η μετάδοσή του είναι 2 τοις εκατό, δηλαδή η ανακλαστικότητα είναι ακόμα 98 τοις εκατό.
Το άτομο ηλίου στον σωλήνα εκκένωσης, υπό τη διέγερση του τροφοδοτικού διέγερσης, πηδά συνεχώς σε υψηλό επίπεδο ενέργειας. Όταν συγκρούεται με το άτομο νέον, η ενέργεια μεταφέρεται συνεχώς στο άτομο νέον, έτσι ώστε το άτομο νέον να πηδά συνεχώς σε ένα υψηλό επίπεδο ενέργειας και να επιστρέφει στο υψηλό επίπεδο ενέργειας. στο βασικό επίπεδο. Ταυτόχρονα, υπό τη διέγερση των φωτονίων, τα άτομα νέον στο υψηλό επίπεδο ενέργειας διεγείρονται για να ακτινοβολήσουν πίσω στο βασικό ενεργειακό επίπεδο, και αυτή τη στιγμή παράγονται νέα φωτόνια. Σε γενικές γραμμές, τα περισσότερα φωτόνια θα πηδήξουν έξω μέσω του τοιχώματος του σωλήνα ή θα απορροφηθούν από το τοίχωμα του σωλήνα και μόνο τα φωτόνια κατά μήκος του άξονα του τοιχώματος του σωλήνα θα αντανακλώνται εμπρός και πίσω μεταξύ των δύο κατόπτρων, με αποτέλεσμα συνεχή ακτινοβολία και ενίσχυση του φωτός .
Το παράθυρο Brewster είναι μια πολύ γυαλισμένη κρυστάλλινη πλάκα και η γωνία μεταξύ του κανονικού της επιφάνειας του παραθύρου και του άξονα του σωλήνα ονομάζεται γωνία Brewster. Αυτή η γωνία ποικίλλει ανάλογα με το υλικό του παραθύρου, στην περίπτωση των κρυστάλλινων παραθύρων είναι περίπου ίση με 56o. Όταν το φωτεινό κύμα προσπίπτει στο παράθυρο κατά μήκος του άξονα του σωλήνα, η συνιστώσα της ηλεκτρικής δόνησης του φωτεινού κύματος κατά μήκος της επιφάνειας του χαρτιού (που υποδεικνύεται από το βέλος στο σχήμα) θα μεταδοθεί πλήρως χωρίς να ανακλάται. ενώ το στοιχείο κατά μήκος της κατεύθυνσης κάθετης προς την επιφάνεια του χαρτιού (που υποδεικνύεται από το βέλος στο σχήμα) Οι μαύρες κουκκίδες) ανακλώνται, έτσι ώστε το υπόλοιπο φως να είναι γραμμικά πολωμένο φως που δονείται κατά μήκος του χαρτιού. Στη συνέχεια, αυτό το είδος φωτός τρέχει μπρος-πίσω στην κοιλότητα συντονισμού, επειδή τα νεογέννητα φωτόνια της διεγερμένης ακτινοβολίας έχουν την ίδια κατεύθυνση δόνησης με τα αρχικά φωτόνια, δηλαδή το συσσωρευμένο φως είναι πάντα γραμμικά πολωμένο φως που δονείται κατά μήκος της κατεύθυνσης του χαρτιού, Επομένως, όποτε περνούν πέρα δώθε από το παράθυρο του Μπρούστερ, σχεδόν όλα περνούν με μικρή απώλεια φωτός.
Το λέιζερ εξοπλισμένο με παράθυρο Brewster εξάγει απευθείας γραμμικά πολωμένο φως, έτσι ώστε η ομάδα φωτοηλεκτρικού διαμορφωτή να μην χρειάζεται πολωτή, αποφεύγοντας έτσι το προσπίπτον φως του γενικού διαμορφωτή, που προκαλεί περίπου 50 τοις εκατό απώλεια της έντασης φωτός λόγω διέλευσης από τον πολωτή Ελαττώματα. Επομένως, η μέγιστη εμβέλεια του ανιχνευτή απόστασης που είναι εξοπλισμένο με το παραπάνω λέιζερ μπορεί να φτάσει τα 40-50km.
Το λέιζερ που εκπέμπεται από το λέιζερ αερίου ηλίου-νέον έχει πολύ σταθερή συχνότητα και φάση, υψηλή κατευθυντικότητα και συνεχή εκπομπή, επομένως χρησιμοποιείται ευρέως στην εμβέλεια λέιζερ, την ευθυγράμμιση, την επικοινωνία και την ολογραφία. Ωστόσο, το λέιζερ αερίου ηλίου-νέον έχει επίσης τα μειονεκτήματά του, δηλαδή η απόδοση είναι πολύ χαμηλή και ο λόγος της ισχύος εξόδου του προς την ισχύ εισόδου είναι μόνο ένα χιλιοστό. Επομένως, η ισχύς εξόδου λέιζερ στον αποστασιόμετρο λέιζερ είναι μόνο περίπου 2-5mW.
