Giải thích chi tiết về nguồn sáng của máy đo khoảng cách quang điện pha
Các nguồn sáng của công cụ tìm phạm vi pha chủ yếu bao gồm điốt gali arsenua (GaAs) và laze khí heli-neon (He-Ne). Cái trước thường được sử dụng trong các công cụ tìm phạm vi tầm ngắn và cái sau được sử dụng trong các công cụ tìm tầm trung và tầm xa. Sau đây là phần giới thiệu về hai nguồn sáng này.
(1) Đi-ốt gali arsenua (GaAs)
Điốt gali arsenua (GaAs) là một điốt tinh thể. Giống như một diode thông thường, nó cũng có một mối nối bên trong, như trong Hình {{0}}. Điện trở thuận của nó nhỏ và điện trở ngược của nó lớn. Khi một dòng điện mạnh được đưa vào theo hướng thuận, ánh sáng hồng ngoại có bước sóng trong khoảng 0.72 đến 0,94m sẽ phát ra từ điểm giao nhau và cường độ của ánh sáng phát ra sẽ thay đổi theo cường độ của dòng điện được đưa vào, vì vậy nó có thể được thay đổi một cách đơn giản bằng cách thay đổi dòng điện cấp Điều chỉnh cường độ ánh sáng đầu ra được gọi là "điều chế dòng điện một chiều". Điều này rất có ý nghĩa đối với máy đo khoảng cách được sử dụng làm nguồn sáng, vì nó có thể điều chỉnh trực tiếp cường độ ánh sáng và không cần trang bị bộ điều biến có cấu trúc phức tạp và mức tiêu thụ điện năng cao. Ngoài ra, so với các nguồn sáng khác, nguồn sáng đi-ốt gali arsenua có ưu điểm là kích thước nhỏ, trọng lượng nhẹ, cấu trúc chắc chắn và không sợ rung, có lợi cho việc thu nhỏ và tính di động của công cụ tìm phạm vi.
(2) Laser khí Heli-Ne (He-Ne)
Một tia laser khí helium-neon bao gồm một ống phóng điện, một nguồn cung cấp năng lượng kích thích và một khoang cộng hưởng. Ống phóng điện là một ống tinh thể có đường kính trong vài mm. Ống chứa đầy hỗn hợp khí heli và neon. Chiều dài của ống thay đổi từ vài cm đến hàng chục cm. Ống càng dài, công suất đầu ra càng cao. Các cửa sổ Brewster được gia công chính xác về mặt quang học được lắp đặt ở cả hai đầu của ống. Công suất kích thích thường có thể sử dụng các phương pháp phóng điện DC, AC hoặc tần số cao. Hiện nay, phương pháp phóng điện DC được sử dụng nhiều nhất và ưu điểm của nó là đầu ra laser ổn định. Hốc cộng hưởng bao gồm hai gương cầu, một gương phản xạ toàn phần và gương kia trong suốt một phần. Độ truyền qua của nó là 2 phần trăm , nghĩa là hệ số phản xạ vẫn là 98 phần trăm .
Nguyên tử helium trong ống phóng điện, dưới sự kích thích của nguồn cung cấp năng lượng kích thích, liên tục nhảy lên mức năng lượng cao. Khi nó va chạm với nguyên tử neon, năng lượng liên tục được truyền sang nguyên tử neon, do đó nguyên tử neon liên tục nhảy lên mức năng lượng cao và nó quay trở lại mức năng lượng cao. đến cấp cơ sở. Đồng thời, dưới sự kích thích của các photon, các nguyên tử neon ở mức năng lượng cao được kích thích bức xạ trở lại mức năng lượng cơ bản, và các photon mới được tạo ra vào thời điểm này. Nói chung, hầu hết các photon sẽ nhảy ra khỏi thành ống hoặc bị hấp thụ bởi thành ống và chỉ các photon dọc theo trục của thành ống sẽ bị phản xạ qua lại giữa hai gương, dẫn đến bức xạ và khuếch đại ánh sáng liên tục .
Cửa sổ Brewster là một tấm pha lê có độ bóng cao và góc giữa bình thường của bề mặt cửa sổ và trục của ống được gọi là góc Brewster. Góc này thay đổi theo vật liệu của cửa sổ, trong trường hợp cửa sổ pha lê, nó xấp xỉ bằng 56o. Khi sóng ánh sáng tới cửa sổ dọc theo trục của ống, thành phần dao động điện của sóng ánh sáng dọc theo bề mặt giấy (được biểu thị bằng mũi tên trong hình) sẽ được truyền hoàn toàn mà không bị phản xạ; trong khi thành phần dọc theo hướng vuông góc với bề mặt giấy (được biểu thị bằng mũi tên trong hình) Các chấm đen) bị phản xạ, do đó ánh sáng còn lại là ánh sáng phân cực tuyến tính dao động dọc theo tờ giấy. Sau đó, loại ánh sáng này chạy tới chạy lui trong khoang cộng hưởng, bởi vì các photon bức xạ kích thích mới sinh ra có cùng hướng dao động với các photon ban đầu, nghĩa là ánh sáng tích lũy luôn là ánh sáng phân cực tuyến tính dao động dọc theo hướng của tờ báo, Do đó, bất cứ khi nào chúng đi qua lại qua cửa sổ Brewster, hầu như tất cả chúng đều đi qua mà ít bị mất ánh sáng.
Tia laser được trang bị cửa sổ Brewster trực tiếp phát ra ánh sáng phân cực tuyến tính, do đó nhóm bộ điều biến quang điện không cần bộ phân cực, do đó tránh được ánh sáng tới của bộ điều biến chung, gây ra tổn thất khoảng 50% cường độ ánh sáng do đi qua bộ phân cực Khiếm khuyết. Do đó, phạm vi tối đa của công cụ tìm phạm vi được trang bị tia laser ở trên có thể đạt tới 40-50km.
Tia laze do laze khí helium-neon phát ra có tần số và pha rất ổn định, tính định hướng cao và phát xạ liên tục, vì vậy nó được sử dụng rộng rãi trong phạm vi laze, chuẩn trực, truyền thông và ảnh ba chiều. Tuy nhiên, laser khí helium-neon cũng có nhược điểm, đó là hiệu suất rất thấp và tỷ lệ công suất đầu ra của nó so với công suất đầu vào chỉ bằng một phần nghìn. Do đó, công suất phát laze trên máy đo khoảng cách laze chỉ khoảng 2-5mW.
