Рис.2.1. Использование энергии прямого лазерного пучка
Мощность, падающая на объект, должна быть больше или равна Pmin :
, (2.1)
где τmτопт - коэффициенты пропускания модулятора и оптики; km и L - показатель поглощения и протяженность среды распространения, ρ - коэффициент отражения объекта, kосл - коэффициент ослабления когерентной мощности в системе. В лазерных дальномерах, в приборах ночного видения, в системах зондирования атмосферы на входное окно приемника площадью S попадает часть отраженной когерентной мощности, заключенной в телесном угле Ω = SL-2, где L - расстояние до объекта (рис. 2.2).
Рис.2.2 Использование энергии отраженного лазерного пучка.
Полный угол диффузного отражения Ω0= π. Тогда
. (2.2)
Таким образом, для расчета Pл в обоих случаях необходимо найти Pmin и далее увеличить ее, разделив на kосл < 1:
Pл = Pmin/kосл.
Конкретные структурные схемы применения лазеров весьма разнообразны, их можно взять из литературы [3, 4, 5, 6, 7] или в специальных источниках, указанных в задании. При этом студентам следует творчески относиться к имеющимся структурным схемам. В результате самостоятельного анализа ситуации, с учетом специфики задания может возникнуть необходимость изменить структурную схему конкретной лазерной установки, имеющуюся в литературе, внести в нее или исключить из нее те или иные элементы. Тогда в соответствии с этим нужно будет внести необходимые коррективы в формулу для расчета kосл.
2.2. Определение kосл лазерной системы
Коэффициент пропускания модуляторов в открытом состоянии (τмод) зависит от типа модулятора и является справочными данными. Значения τмод и других параметров нескольких типов модуляторов приведены в Приложении или могут быть взятыми из литературы.
Оценивая τопт, надо иметь в виду, что материал, из которого изготовлены линзы, оптические окна, выбирается таким образом, чтобы в них было весьма мало поглощения на длине волны данного лазера. Поэтому τопт может быть рассчитано, исходя из коэффициента нормального (френелевского) отражения ρф: τ = 1 - ρф. Расчет величины ρф будет подробно изложен в разд.3. Для каждой линзы без просветляющего покрытия отражение будет происходить от обеих ее граней, т.е. τл = (1 - ρф)2. Если в фокусирующем объективе имеется N линз, то τоб = τлN . Аналогичным образом можно учесть потери в оптических окнах.
Большое влияние на значение kосл оказывает ρ - коэффициент отражения от объекта. В технологических системах, медицинских установках, в системах записи информации влияние ρ отрицательно, так как он уменьшает коэффициент поглощения α: a = 1 - ρ. В локационных системах, в приборах ночного видения ρ, наоборот, определяет отраженный когерентный поток. Значение его можно найти в [3, 7]. При расчете потерь мощности в световоде надо учитывать как ее отражение от торцов, так и потери, распределенные по длине, т.е. τсв = (1 - ρф)2e-xl.
2.3. Автоматизированный расчет Pmin
по параметрам технологического процесса
Как видно из (2.1) и (2.2), Pл определяется величиной Pmin. При радиотехническом, метрологическом применении когерентная мощность попадает на приемник. При этом определение ее значения не представляет больших сложностей. Pmin либо указывается в задании, либо для некоторых приемников может быть рассчитана, исходя из понятия чувствительности (kчув) и минимально регистрируемого сигнала (Pсиг), который должен в (10...100) раз превосходить уровень собственных шумов приемника:
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.