Jump to content

    
Sign in to follow this  
Quantum1

Циркулятор для CO2 лазера

Recommended Posts

Добрый день!


Необходимо организовать оптическую систему дальномера с единым приемо-передающим телескопом. Имеется импульсный лазер(до 100 гц, 1квт в импульсе) на 10,6 мкм излучение(линейно поляризованное) которого выводиться в этот телескоп, далее с помощью все того же телескопа принимается отраженный сигнал(неполяризованный) и попадает на приемную часть. Вопрос в том как организовать циркулятор. С помощью пластинки/куба и угла брюстера можно вывести излучение без потерь и без попадения на приемную часть так как излучение поляризованно, но у неполяризованного принимаемого излучения тогда будут большие потери. Подскажите каким образом можно огранизовать подобный трехпортовый циркулятор? Т.е. допустим поляризованное излучение без потерь проходит через порты 1->2, а принимаемое неполяризованное без потерь(или с малыми) через порты 2->3, порт 1 изолирован от 3 и наоборот.
П.с. почему не хотим разделить на две отдельные оптические системы приемник и передатчик? Причин много если не найдем решения тогда конечно будем разделять, пока хотелось бы попробовать единый уж больно сильно упрощаются некоторые проблемы.

Заранее спасибо за ответ.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Пластина лямбда на 4 ( червертьволновая) сделает из линейно поляризованного передатчика круговую поляризацию. Обратный луч через ту же пластину сделает из круговой поляризации снова линейную но скрещенную с исходной поляризацией передатчика. Разделит можно любым поляризационным кубом или бимсплиттером.

Потери конечно будут, хотя бы 3 дб. Еще можно запереть приемник отражением от просветленных поверхностей оптических элементов- 1 квт это не так уж и мало а просветляющие покрытия не идеальны. А вообще удевляет выбор длины волны- на 1.064 мкм все делается намного проще и приемники намного менее шумящие чем на 10 мкм есть.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Если бы зондировались плоские металлические поверхности, тогда да, но объекты ведь произвольной формы и из разных материалов , где гарантия что от них вернётся именно круговая поляризация? Я рассчитываю на случайную/произвольную. 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Импульсный CO2 с фронтами и длительностью импульса применимыми для дальномера это вообще странный унреал. И чем принимать излучение 10 мкм времяразрешенно?  Имхо CO2 подходит только для зондирования кораблей и самолетов и то выше облаков или измерения расстояния до планет. Но и там YAG:Nd намного лучше справлялся. Пока СО2 разгорится в импульсе да еще со спайками куча времени пройдет

Measured-pulse-width-of-01ms-FWHM-for-CO

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

а просто сплиттер вместо циркулятора не подойдёт?  если половину принимаемой мощности не жалко.

полупрозрачным зеркалом поделить, поделённое при "передаче" можно даже пожалуй попробовать обратно собрать вместе, если половину передаваемой мощности жалко, ну а половина принятого улетит обратно в лазер.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
Just now, khach said:

Импульсный CO2 с фронтами и длительностью импульса применимыми для дальномера это вообще странный унреал. И чем принимать излучение 10 мкм времяразрешенно?  Имхо CO2 подходит только для зондирования кораблей и самолетов и то выше облаков или измерения расстояния до планет. Но и там YAG:Nd намного лучше справлялся. Пока СО2 разгорится в импульсе да еще со спайками куча времени пройдет

Measured-pulse-width-of-01ms-FWHM-for-CO

 

CO2 с наносекундными импульсами освоены наверно уже пол века как... один из таких стоит на работе для этого проекта... спокойно плюет красивый импульс 50-100нс...

Just now, _pv said:

а просто сплиттер вместо циркулятора не подойдёт?  если половину принимаемой мощности не жалко.

полупрозрачным зеркалом поделить, поделённое при "передаче" можно даже пожалуй попробовать обратно собрать вместе, если половину передаваемой мощности жалко, ну а половина принятого улетит обратно в лазер.

  

потеряем как минимум  половину на прием...  останется 50% от усилий)) плюс получается поляризационно зависимый прием... все таки просесть в 2 раза это многовато

Edited by Quantum1

Share this post


Link to post
Share on other sites
25 minutes ago, Quantum1 said:

CO2 с наносекундными импульсами освоены наверно уже пол века как... один из таких стоит на работе для этого проекта... спокойно плюет импульс 50-100нс...

А какова корреляция между импульсами? А то плюет то плюет но каждый импульс разной формы с неизвестными задержками. А все приемники на 10мкм интегрирующие. Или у вас есть гетеродинный преобразователь  или УВХ на нелинейном кристалле на 10.6 мкм? Зная сигнал-шум приемника можно оценить потерю чутья от 3 или даже 6 дб потери  сигнала на развязке прм-прд каналов.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Корреляции между импульсами нет да и не нужна она, каждый импульс будет оцифровывается 300МГц АЦП, и далее этот импульс ищется в потоке оцифровки(с того же ацп) с быстрого КРТ-приемника.  Тот же метод что у дальномеров Reigl, только частотный диапазон другой. Да конечно на приемник нужно сделать небольшой отвод при излучении *оригинального* импульса, но вероятно из-за несовершенства развязывающего тракта какие то микроваты, на него все таки прилетят, а этого уже хватит, для оцифровки самого импульса излучения.

Edited by Quantum1

Share this post


Link to post
Share on other sites
18 minutes ago, Quantum1 said:

с быстрого КРТ-приемника. 

Ну в этом случае конечно может получится. Только сначала надо знать ДД приемника   чтобы оценить не перегрузится ли он зондирующим импульсом отраженным обратно от оптической системы ну или время восстановления после перегрузки. С учетом возможности получит  в приемник 1 ватт отраженки от киловатта ( 99.99% эффективности просветляющих покрытий что есть очень хорошо) остальные проблемы с разделением каналов малосущественны.

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 hours ago, khach said:

 остальные проблемы с разделением каналов малосущественны.

 Тогда почему я не нашел в продаже серийных циркуляторов на этот диапазон? Хотя у меня даже задача проще нужно разделить не два неполяризованных канала,а поляризованный/неполяризованный. Если вдруг подскажите ссылкой буду очень благодарен)

Edited by Quantum1

Share this post


Link to post
Share on other sites

Циркуляторы для оптики просто не существую в природе- это не СВЧ. Фарадеевские изоляторы существуют, но не на это диапазон. https://www.newport.com/f/mid-ir-faraday-optical-isolators

Все нормальные люди делают так

001-la-436.jpg

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 hour ago, khach said:

Циркуляторы для оптики просто не существую в природе- это не СВЧ. Фарадеевские изоляторы существуют, но не на это диапазон. https://www.newport.com/f/mid-ir-faraday-optical-isolators

Все нормальные люди делают так

001-la-436.jpg

 

 

Оптические циркуляторы для неполяризованного излучения на 3 и 4 порта на диапазон до 2мкм гуглятся просто запросу "оптические циркуляторы" в безумном количестве... да там есть фарадеевская ячейка, но кто мешает ее заменить? Классический циркулятор состоит из 6 элементов 

1508983773.jpeg

 

По сути моя проблема в том как его упростить(так как только один канал неполяризован), и перенести в дальний ик.

Я не видел ни одного дальномера(если подскажите буду очень признателен, тк это неприлично упростит мою задачу))) который бы принимал излучение с конкретной поляризацией(исключение только когда поляризация что то полезное об объекте сообщает(если это нужно конечно) и отдельно обрабатывается, но это не мой случай), я думаю что все таки проходя в атмосфере и при сложной форме объекта зондирования, поляризация не сохраняется, какая бы она не была...

Edited by Quantum1

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Sign in to follow this