Spiegazione dettagliata della sorgente luminosa del telemetro fotoelettrico di fase
Le sorgenti luminose del telemetro di fase includono principalmente diodi all'arseniuro di gallio (GaAs) e laser a gas elio-neon (He-Ne). Il primo è generalmente utilizzato nei telemetri a corto raggio e il secondo è utilizzato nei telemetri a medio e lungo raggio. Quanto segue è un'introduzione a queste due sorgenti luminose.
(1) Diodo all'arseniuro di gallio (GaAs).
Un diodo all'arseniuro di gallio (GaAs) è un diodo a cristallo. Come un comune diodo, ha anche una giunzione all'interno, come mostrato nella Figura {{0}}. La sua resistenza in avanti è piccola e la sua resistenza inversa è grande. Quando una forte corrente viene iniettata in avanti, dalla giunzione emergerà luce infrarossa con una lunghezza d'onda compresa tra 0.72 e 0,94 m e l'intensità della luce emessa varierà con l'entità della corrente iniettata, quindi può essere semplicemente modificato cambiando la corrente di alimentazione La modulazione dell'intensità luminosa in uscita è la cosiddetta "modulazione della corrente continua". Questo è molto significativo per il telemetro da utilizzare come sorgente luminosa, perché può modulare direttamente l'intensità della luce e non è necessario dotare un modulatore con una struttura complessa e un elevato consumo energetico. Inoltre, rispetto ad altre sorgenti luminose, la sorgente luminosa a diodi all'arseniuro di gallio presenta i vantaggi di dimensioni ridotte, peso leggero, struttura solida e nessuna paura delle vibrazioni, che favorisce la miniaturizzazione e la portabilità del telemetro.
(2) Laser a gas Elio-Ne (He-Ne).
Un laser a gas elio-neon è costituito da un tubo a scarica, un alimentatore di eccitazione e una cavità risonante. Il tubo di scarica è un tubo di cristallo con un diametro interno di diversi millimetri. Il tubo è riempito con un gas misto di elio e neon. La lunghezza del tubo varia da pochi centimetri a decine di centimetri. Più lungo è il tubo, maggiore è la potenza di uscita. Le finestre Brewster lavorate otticamente con precisione sono installate su entrambe le estremità del tubo. La potenza di eccitazione può generalmente utilizzare metodi di scarica di potenza CC, CA o ad alta frequenza. Attualmente, il metodo di scarica dell'alimentazione CC è il più utilizzato e il suo vantaggio è che l'uscita del laser è stabile. La cavità risonante è composta da due specchi sferici, di cui uno totalmente riflettente e l'altro parzialmente trasparente. La sua trasmittanza è del 2%, cioè la riflettività è ancora del 98%.
L'atomo di elio nel tubo di scarica, sotto l'eccitazione dell'alimentatore di eccitazione, salta continuamente ad un alto livello di energia. Quando si scontra con l'atomo di neon, l'energia viene continuamente trasferita all'atomo di neon, in modo che l'atomo di neon salti continuamente a un livello di energia elevato e ritorni al livello di energia elevato. al livello base. Allo stesso tempo, sotto l'eccitazione dei fotoni, gli atomi di neon ad alto livello di energia vengono stimolati a irradiarsi di nuovo al livello di energia di base, e in questo momento vengono prodotti nuovi fotoni. In generale, la maggior parte dei fotoni salterà fuori attraverso la parete del tubo o sarà assorbita dalla parete del tubo, e solo i fotoni lungo l'asse della parete del tubo saranno riflessi avanti e indietro tra i due specchi, con conseguente radiazione continua e amplificazione della luce. .
La finestra di Brewster è una lastra di cristallo molto levigata e l'angolo tra la normale della superficie della finestra e l'asse del tubo è chiamato angolo di Brewster. Questo angolo varia con il materiale della finestra, nel caso di finestre di cristallo è approssimativamente uguale a 56o. Quando l'onda luminosa incide sulla finestra lungo l'asse del tubo, la componente della vibrazione elettrica dell'onda luminosa lungo la superficie della carta (indicata dalla freccia in figura) verrà trasmessa completamente senza essere riflessa; mentre la componente lungo la direzione perpendicolare alla superficie della carta (indicata dalla freccia in figura) viene riflessa, in modo che la luce rimanente sia luce polarizzata linearmente che vibra lungo la carta. In seguito, questo tipo di luce scorre avanti e indietro nella cavità risonante, perché i fotoni appena nati della radiazione stimolata hanno la stessa direzione di vibrazione dei fotoni originari, cioè la luce accumulata è sempre luce linearmente polarizzata che vibra lungo la direzione della carta, quindi, ogni volta che passano avanti e indietro attraverso la finestra di Brewster, quasi tutti passano con poca perdita di luce.
Il laser dotato di una finestra Brewster emette direttamente luce polarizzata linearmente, in modo che il gruppo modulatore fotoelettrico non necessiti di un polarizzatore, evitando così la luce incidente del modulatore generale, che provoca una perdita di circa il 50% dell'intensità della luce dovuta al passaggio attraverso il polarizzatore Difetti. Pertanto, la portata massima del telemetro dotato del suddetto laser può raggiungere 40-50 km.
Il laser emesso dal laser a gas elio-neon ha frequenza e fase molto stabili, alta direttività ed emissione continua, quindi è ampiamente utilizzato nella gamma laser, nella collimazione, nella comunicazione e nell'olografia. Tuttavia, anche il laser a gas elio-neon presenta i suoi svantaggi, ovvero l'efficienza è molto bassa e il rapporto tra la sua potenza di uscita e la potenza di ingresso è solo un millesimo. Pertanto, la potenza di uscita del laser sul telemetro laser è solo di circa 2-5 mW.
