Вопрос по общей теории

Уважаемые форумчане.
Нашел ваш ресурс и был приятно удивлен высоким уровнем информации и обсуждений.
Поэтому обращусь к вам с вопросом, надеясь получить достоверную информацию. Поиск и просмотр различных источников быстрого ответа не дал, а уж совсем углубляться пока возможности нет.
Есть задача получения наклонной дальности до объекта синхронно с записью видео и угловых координат. Вроде все решено, кроме дальности.
Купил вот такого монстра http://ic.pics.livejournal.com/tipolog/9755416/33837/33837_original.jpg
Он пока не пришел, вместе с 3мя томами документации. Жду.
Его угломерные возможности не интересны , он будет снят с подвески.
Но надо иметь 25 замеров в сек, вместо его 1го в 5 сек.
Соответственно ламповая накачка, скорее всего, отпадает.
Было бы хорошо иметь постоянно включенную накачку небольшой мощности, и управлять импульсами (по внешнему общему стробу) электрооптическим затвором. Но, хоть я давно уже не помню, чему меня учили на физфаке, все же мне кажется, что время жизни возбужденных уровней существенно меньше 1/25 сек, и так не получится.
Соответственно мощность надо повышать, накачку делать импульсной.
Кроме удорожания и усложнения драйверов это дает еще один минус, расхождение всех данных не должно быть более 1мс, соответственно накачка должна как-то предвосхищать общий строб, что не совсем понятно.
Конечно, всю электронную начинку девайса я заменю, оптику оставлю.
Надеюсь, можно найти современный диод, который повысит чувствительность приемного тракта.
Вроде, если верить плакату энергия импульса 30-50mW. Можно бы и увеличить.

 

Перечитал. Понял, что не озвучил главного для себя вопроса. Каково максимальное время накачки, при котором она еще возможна, т.е когда рекомбинация еще меньше накачки.
То есть какая минимальная мощность и максимальная длительность для получения импульса 50мДж (ошибся выше)? 100мДж?

 

Аппарат то, для работы в поле. Поэтому раз в пять секунд стреляет, инече набо с собой брать дизель генератор и помпу для охлаждения. А дальнометры то вроде делают давно маленькие компактные, если вам надо 25 раз в секунду зачем было связываться с этим монстром.
Все "соображения" и вопросы по накачке не имеют отношения к действительности, поэтому отвечать на них смысла нет.
Просто надо было прежде чем покупать эту штуку изучить , что есть из готовых приборов. Изобретение своего дальномера вам обойдется недешево.
Начать надо будет с покупки DPSS c модуляцией добротности и второй гармоникой, как-то встраивать его в ящик КТД-1. Модулятор может делать последовательность импульсов или одиночные до нескольких килогерц.

 

Спасибо за ответ. Но к моему вопросу он как то не относится.
Пока по существу информации не нашел.
Необходимая дальность 20км с одной-двумя-тремя призмами.

 

Дорогой RLAN!
вы действительно хотите услышать ответ на этот вопрос?

Так вот, ваш вопрос лишен физического смысла. Для изучения работы лазера есть прекрасные книги и википедия. Конференция по моему скромному мнению нужна для решения конкретных практических вопросов возникающих при реализации каких то конструкций, где действительно нужен опыт работы. Поэтому, если вам до сих пор непонятно почему ваш прибор измеряет 1 раз в пять секунд, то вам ответ я уже дал. С чего надо начинать конструирование дальномера я вам тоже объяснил, если это вам непонятно почему так, можно попытаться обяснить, НО скажите как связана

с

? Если вы задаете такие вопросы , то какие вы ответы хотите услышать?

 

Уважаемый Optics. Я благодарю вас за внимание, которое вы мне уделяете.
Поверьте, задавая вопросы, я делаю это не от скуки.
Я решаю задачу, которую мне не приходилось раньше решать. Независимо от текущего обсуждения, я ее решу, теми или иными способами.
Не сомневаюсь, что подобная задача решена различными способами и организациями. Их несложно найти и с ними связаться.
Что я и сделал в первую очередь. Но... в основном это очень специфические организации из бывшей оборонки, с ними нереально сотрудничать надеясь на конкурентоспособность конечного решения.
Объяснять мне прописные истины не стоит.
А связь дальности измерения с количеством установленных на объекте уголковых отражателей прямая, и странно, что вы ее не поняли.
Указанный древний дальномер работает в режиме модуляции добротности, и заставить импульсную лампу работать, как мне надо, несложно, только она сдохнет на второй минуте.
Подобный опыт у меня есть, но это было в 80м году прошлого века.
Поэтому я вижу пока такой путь, сделать новый квантрон интегрировав в него несколько лазерных линеек 808нм суммарной мощностью порядка 400Вт.
Запитывать их в импульсном режиме получая импульсную мощность повыше, ватт 700, длительность импульса порядка 1мс, при частоте 25Гц будем иметь до 30Вт тепловой мощности, снимать ее интенсивным воздушным охлаждением.
Пока такое видение.

 

Пишу на ущербном планшетике, валяясь на больничной койке.
1.Линейка ЛД != импульсная лампа. Т.е. просто так увеличить выходную мощность, переведя линейку из непрерывного режима в импульсный, не удастся. Если Вы остановились на импульсном режиме работы полупроводниковой накачки, то и линейки должны быть соответсвующие. Курите datasheet'ы.
2. Для получнения длительности импульса накачки 1 мс Вам потребуется поиск некого нетривиального кристалла (перечислять все бессмысленно, могут быть различные обстоятельства. Ну, YLF, например). Для широко распространенного YAG время жизни инвнрсии примерно 270 мкс.
3. Ваяние драйвера накачки + термоконтроллера для подобного лазера есть весьма нетривиальная задача. Реально преуспели очень немногие. Можно найти что-то готовое, но цены Вас неприятно удивят.
4. И, наконец, квантрон. На схемах все просто.Однако реальная конструкция и ее воплощение в металле - долго, сложно и очень дорого.
Так что подумайте, а надо ли Вам оно.
примерно 2

 

Вы говорили о

, а не отражателями, как догадаться что призма это отражатель ?
Для реализации вашего проекта, надо определиться с массо-габаритными показателями. ТЕ Потребуется мощность 5-10 КВт, у вас есть соображения как вы их будете получать в полевых ( я правильно понял?) условиях.
Не могу точно сказать по импульсным линейкам сколько их и каких надо, но как сказал МИРОН спроектировать это с нуля не просто.
Есть лазеры DPSS они работают в непрерывном режиме накачки, внутри резонатора на 1064 нм стоит акустооптический модулятор, который позволяет получать довольно короткие импульсы в зависимости от режима работы до 5-10 нс. частота килогерцы. Вот что я предлагаю вам использовать в качестве основы дальномера. А строить то что вы предлагаете очень затратно и дорого. Так что сами выбирайте.

 

Условия эксплуатации не полевые а полигонные. Электропитание есть, и стационарное, и дизеля.
Потребление некоторых систем до 10кВт. Но, собственно, откуда взяться 5-10кВтам здесь?
Мне надо получить 25*0,05Дж в сек на выходе. 1,25Вт. Даже если взять 1%кпд то это 125Вт, пусть потери в преобразователях, охлаждение и прочая лабуда. Пусть 300, пусть 500Вт.
Больше - это надо очень постараться.
Те лазеры, о которых вы говорите, не должны работать с частотой 25Гц, иначе постоянная накачка просто греет все подряд, четверть микросекунды подразумевает частоту от 4х кГц. 1мс я озвучил ориентировочно, плоского фронта мне не сделать, а надо поймать максимум, может пол миллисекунды.
Мирону: Выздоравливайте.
Завтра заберу агрегат и документацию. Поработаю. Можно будет говорить детальнее.

 

А если так посчитать?
50 мДж это во второй гармонгике ведь пятно должно быть видимым чтобы нацеливать без особых проблем?
при кпд 50 % имеем 100 мДж. 0.1Дж*25 = 2.5 Вт , кпд 1% = 250 вт. Это в накачке на лампе. А еще преобразователь сетевого напряжения в выслкое и охладитель заберут сколько? В реальности ТТ лазер работающий в режиме свободной генерации с частотой импульсов 25-50 Гц потребляет 5-10 кВт.

Я знаю о чем я говорю и такие лазеры можно купить, а то что пишете вы, говорит о том , что вы незнакомы с современной лазерной техникой.
Я не вникал в устройство дальномеров, но что-то мне говорит , что импульсы там должны быть достаточно короткие, по крайней мере у КТД-1 10 нан.
Впрочем если вы считаете , что надо делать импульсную накачку для достижения вашей цели, то препятствовать вам никто не будет, но скажу сразу это ошибочное решение.

 

Причем тут вторая гармоника. Зеленые дальномеры делают для локации космических объектов, располагают повыше, что бы вода не мешала.
В нижней атмосфере их не используют. Неодимовые или углекислотные.
Наводка на объект это вообще не вопрос обсуждения, это все решено.

 

Позвольте вставить в обсуждение пару строк.
IMHO, логично сделать следующее:
1. если имеется готовый лазерный дальномер, пусть и не подходящий по параметрам, то с ним можно провести хороший эксперимент. промерить параметры выходного импульса (длительность, энергию) для конкретных дальностей и количества уголковых отражателей на мишени. сделать вывод о ТРЕБУЕМЫХ параметрах импульса для решения данной задачи.
2. посмотреть, какой ЛФД используется в приборе. на плакатике сказано просто "лавинный
фотодиод". Но мой внутренний голос намекает, что это древний, как говно мамонта, ЛФД-2. Если я не ошибся, то можно применить какой-то современый ЛД, имеющий сущечтвенно лучшую обнаружительную способность.
3. to Optics. Возможно, я чего-то принципиального в толк взять не могу, но Ваше предложение использовть непрерывно накачиваемый DPSS с акустооптическим модуляторм мне не кажется оптимальнам для данного случая. Мой более чем скромный опыт в этой области говорит о том, что с АО модуляцией добротности на ИАГе очень трудно получить длительность импульса менее 50нс. Что многовато. реально импульс бывает 75 - 100 нс. Кроме того, получить частоту повторения выходных импульсов даже 10 кГц уже трудненько. а требуется еще меньше. Наконец,даже если раздобыть уникальный АО модулятор и получить пусть 30 нс и 5 кГц, то при средней выходной в 5 Вт энергия одиночного импульса будет всего 1 мДж, что не есть гут ну никак.

 

Какие-то глюки форума не позволили закончить.
4. Пока "за кадром" остались важные моменты:
требуемая точность измерения дистанции;
знаем, что максимальная дистанция 20 км. А минимальная?
наконец, режим измерений: дальномер должен долбить непрерывно часами или одиночное измерение длится секунд 20-30, а потом и покурить можно минут 10. это к тому, что для таких режимов есть специалищированные и очень неплохие лазеры.

 

Я что-то повелся на "укорочение накачки" предлагаемое RLAN , но действительно есть ламповые YAG работающие на 50 Гц те если к существующему квантрону можно сделать водяное охлаждение то его можно и разогнать используя соответствующий БП. Кстати длительность вспышки импульсной лампы 100-200 микросекунд.
При непрерывной накачке можно осуществлять формирование импульса АО модулятором в двух рещимах амплитудная модуляция и синхронизация мод. При амплитудной модуляции да 50 нс , определяется временнем прохождения звуковой волны по сечению пучка излучения. Однако синхронизация мод обеспечивает очень короткие импульсы до 1 нс. Это не экзотика. Участник Alaser говорил, что в его пользовании есть YAG с ( гравер) с длительностью импульса 10 нс на акустооптике. Килогерцы в этом случае необязательно , хотя частота импульсов в последнем случае определяется геомерическими размерами резонатора.

Интересно, если возникает вопрос о количестве призм для достоточного для измерений отражения, то как решается вопрос наводки, когда вы просто не видите куда светите?

 

Получил агрегат. Приятная военная железяка. А самое приятное, что есть хорошее описание, инструкция по эксплуатации и даже инструкция по юстировке излучателя.
Комплектный, не считая сломанного разъема и самой кнопки пуск.
Излучатель ИЗ-18 . Данных о легировании YAG нет. Размер 5х50. Электрооптический затвор - монокристалл дидейтерофосфата калия совместно с призмой поляризатором.
Напряжение на нем (в закрытом состоянии) от 1,3 до 5,7кВ, в зависимости от температуры, выбирается переключателем. Лампа ИСП-250, максимальная частота по паспорту 1/4Гц. Охлаждение естественное, то есть - никакого принудительного.
Сфотографировал мобилкой верхнюю оптическую часть. Извините за качество.
Согласен с Мироном. Надо запустить, проверить. Приемную часть переделать для внешнего интерфейса и строба. Найти наилучший приемный диод. Хорошо, что, судя по схемам, все блоки хорошо независимы друг от друга. Продемонстрировать с частотой в 100 раз меньше максимально желаемой. Если будет результат - продолжить модернизацию.
Вопрос наводки решается просто. В этом агрегате есть объектив оператора, в котором лимб . Центральное перекрестие и есть пятно измерения. А там, где мне его надо присобачить, есть своя оптика, платформа, оператор. Надо только выполнить предварительное сведение осей.

 

Схемы и перечни элементов есть, возможно, не все.
Выяснился косяк. Лампа разбита/взорвалась. Пошевелил за цоколи, болтается. Прочитал инструкцию - вынул. Часть стекол внутри. Попробую вытрусить не разбирая.
Где бы ИСП-250 купить, пару ссылок нашел, может кто знает живые.

 

IMHO, можно глянуть сюда: "Известия вузов. Приборостроение", т. 56, #9, 2013, стр. 7. Статья есть на домашнем компе, но до него я доберусь ещё не скоро. Так что найдите сами, если захотите.
Там о малогабаритном лазере, вернее, о МОРА системе. Уменьшить энергию выходного импульса почти в 10 раз, увеличить частоту повторения в 4 раза - и вот то, что нужно. Полагаю, что можно будет обойтись одним осциллятором, выкинув усилительный каскад. Мощность накачки составит 125-150 Вт, что даже в полигонных условиях не катастрофа. Отдельно обращаю внимание на то, что угловая расходимость у системы очень даже неплоха. Не чета штатному излучателю. Есть ещё одна завиральная идея. Вместо ИАГовских активных элемнтов использовать YSGG:Cr:Nd. Тогда можно надеятся на двухкратное увеличкние КПД. Завиральной идею считаю потому, что на 25 Гц ИСГГ может вносить уже большие термооптические искажения. Это предмет отдельного рассмотрения.
Если захотите поговорить с авторами, то общаться надо с Лёней Хлопониным, ибо за экспериметальную часть отвечает именно он.

 

Спасибо. Посмотрю обязательно. Немного освобожусь, много других вводных к концу года вылезло.
Вчера вечером перешерстил всю документацию, и сам прибор по блокам. Все, вроде, хорошо, даже электролиты, вроде, живые. Куплю где нибудь лампу, запущу, как есть.
Документация полная, но блок счетчика, видимо, для армейского понимания посчитали слишком сложным, только структурные схемы. Герметичная посеребренная коробка с пакетом 4 печатных платы и порядка сотни корпусов 134 серии. Золота много Прикольно на это смотреть.
Приемник таки ЛФД-2, Мирон прав, но что то я на вскидку не нахожу, что можно взамен получше, только кремниевые, но они по длинам волн не подходят, либо Асенид-какие-то, но находятся только для волоконной оптики, слишком мелкие. Германиевые ? вроде есть в старых справочниках, новых не видел, что шило на мыло менять.
Там подпорное напряхение 32В.

 

Так там на входе, IMHO, должны стоять несколько корпусов 100.
По поводу ФД: да, затупил не по-детски. Si диод на 1060 нм имеет чувствительность дай бог 5% от максимальной. Поэтому лучше взять InGaAs. Там тоже не максимум спектральной чувствительности, но половина от максимума будет. Точнее не помню, надо смотреть. Если средства позволяют, то лучше hamamatsu ничкго и не найти. IMHO, разумеется.
Брать же какое-то древнее Ge гуано не вижу никакого смысла. У германиевых ФД огромные темновые токи и, следовательно, хреновая обнаружительная способность.
Наконец, может быть и кремний будет лучше германия. Ну, проиграли в чувствительности в 20 раз. Зато по темновым токам можно отыграть 2, а то и 3 порядка.