Билет № 6
1. СО2 – лазер
Лазеры на углекислом газе являются наиболее распространёнными газовыми лазерами, разработке и совершенствованию которых уделяется большое внимание.
Достоинства:
1.Очень высокое КПД;
2.Способны генерировать большие мощности в непрерывном и в импульсном режиме
3.Спектр излучения совпадает с окном прозрачности атмосферы
Накачка:
При помощи электрической накачки молекулы азота возбуждаются и переходят в метастабильное состояние. После соударения с молекулами СО2, молекулы азота передают свою энергию возбуждения им. Молекула углерода переходит в возбужденное состояние и излучает фотон на атомном уровне. Затем этот фотон сталкивается с атомами другой возбужденной молекулы CO2, которая уже испускает два фотона. Таким образом происходит селективное заполнение уровней 3 и 2.
Генерация излучения происходит на 10,6 и 9,6 длине волны.
Конструкция:
Зеркала резонатора могут находиться внутри и вне разрядной трубки. В данном случае применяются окна Брюстера изготовленные из прозрачного в области 10,6 мкм материала. Если бы зеркала располагались внутри разрядной трубки, то понадобился сильфон для перемещения зеркал для их точной юстировки.
Основной целью прокачки газовой смесью, состоящей из СО2, N2 и He является удаление продуктов диссоциации, особенно молекул СО, которые ухудшают работу лазера.
Мощность, получаемая с единицы длины разряда в этих лазерах, достигает 50…100 Вт/м при длине трубки около 1,5 см.
2. Параметры фотоприёмников
Для демодуляции широкополосного оптического сигнала необходимы фотоприемники. Они преобразуют оптический сигнал в электрический.
Параметры фотоприемников:
1. Эквивалентная мощность шумов или
пороговая чувствительность
.
Это среднеквадратичное значение мощности
излучения, промоделированного по
синусоидальному закону, создающее на
выходе детектора напряжение равное
среднеквадратичному значению напряжению
шумов.
,
где
– среднеквадратичная мощность излучения,
приходящаяся на единицу фоточувствительной
площадку;
– среднеквадратичное значение напряжение
шумов;
– полоса пропускания;
– единица чувствительной площадки
Для обеспечения вероятности достоверного
приема сигнала, равной 0,99, при вероятности
регистрации шумового выброса, равной
, отношение сигнала к шуму должно
составлять
.
На практике обычно устанавливают
,
чтобы исключить влияние возможной
нестабильности параметров шума и
порогового устройства в процессе
эксплуатации прибора.
Шумы можно разделить на три группы:
1) Собственные внутренние шумы
2) Шумы схемы
3) Шумы из-за флуктуации излучения (фотонные шумы)
2. Удельная эквивалентная мощность шумов
У большинства фотодетекторов
пропорциональна
Поэтому возник независимый от площади
критерий:
Характеризует величину сигнала единичной площади в единичной полосе. Величина обратная этому критерию называется способностью к обнаружению.
3. Способность к обнаружению
Чем больше обнаружительная способность,
тем слабее сигнал может принимать
детектор.
4. Интегральная чувствительность
.
Это отношение среднего тока к средней
мощности излучения, падающую на
чувствительную площадку детектора.
Излучение берется во всем спектральном
диапазоне. А/Вт, А/Лм, В/Вт
5. Спектральная чувствительность. Это зависимость квантовой эффективности от длины волны. Определяет эффективность работы приемника.
6. Квантовая эффективность η. Это отношение среднего числа эмитированных зарядов носителей к среднему числу фотонов, вызывающих эту эмиссию. Величина <1 и записывается в %
7. Темновой ток – это ток в цепи необлученного фотоприемника с источником питания. При отсутствии внешнего облучения.
8. Постоянная времени – это время с начала воздействия прямоугольного светового импульса до момента, когда выходной сигнал детектора достигает значения 0,63 от своего максимального значения.
