• Українська
  • English
ISSN 2415-3400 (Online)
ISSN 1028-821X (Print)

Лазерний далекомір відносно безпечного для зору діапазону довжин хвиль

Рубрика: 
ПРИКЛАДНА РАДІОФІЗИКА
Дзюбенко, МІ, Колєнов, ІВ, Пелипенко, ВП, Дахов, НФ, Дегтярьов, АВ
Organization: 

Інститут радіофізики та електроніки ім. О.Я. Усикова НАН України
12, вул. Акад. Проскури, Харків, 61085, Україна

Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна
4, пл. Свободи, Харків, 61022, Україна

Харківський національний університет радіоелектроніки
14, просп. Науки, Харків 61166, Україна

E-mail: mid41@ukr.net
https://doi.org/10.15407/rej2021.01.041
Мова: українська
Анотація: 

 

Предмет і мета роботи. Метою цієї роботи є розроблення і виготовлення експериментального зразка лазерного далекоміра, що працює у спектральної області 1,50…1,70 мкм. Цей діапазон довжин хвиль привабливий для розробників і споживачів лазерних приладів перш за все відносною безпекою випромінювання для зору людини.

Методи і методологія роботи. У роботі застосовано параксіальну схему побудови далекоміра, в якому використовувалося програмно-кероване джерело живлення лазерного випромінювання і методи адаптації його до умов функціонування, що змінюються. Для юстування приймально-передавального каналів використовувалися методи, засновані на візуалізації лазерного променя.

Результати роботи. Розроблено  і створено імпульсний лазерний далекомір, що працює на довжині хвилі 1,54 мкм. До складу далекоміра входять передавальний і приймальний канали, а також канал візуалізації для наведення на об’єкт. Як джерело випромінювання використовувався імпульсний лазер на ітербій-ербієвому склі з напівпровідниковим діодним накачуванням і модульованою добротністю. Лазер забезпечував енергію 6 мДж в імпульсі тривалістю 25 нс при розходження випромінювання 5 мрад. Для формування плями лазерного випромінювання необхідної апертури в далекомірі застосовано телескопічну систему Галілея. Як фотоприймач відбитого випромінювання використовувався пін-фотодіод з діаметром фоточутливої площадки 0,3 мм і часовим розділенням 2,5 нс. Розроблено та виготовлено модуль оброблення ехо-сигналу, що дозволяє з високою точністю фіксувати часову затримку між стартовим і відбитим імпульсами. Запропоновано і реалізовано ефективний метод юстування всіх трьох каналів далекоміра з використанням ПЗЗ-матриці і LCD-монітора. Далекомір працює в одноразовому або в імпульсно-періодичному режимі з частотою проходження зондувальних імпульсів 1 герц.

Висновок. Експериментальний зразок імпульсного лазерного далекоміра працює у відносно безпечній для зору області спектра. Проведені натурні випробування показали, що створений далекомір дозволяє вимірювати дальність до різних об’єктів, що знаходяться в діапазоні відстаней 140…7 000 м з похибкою вимірювання, яка не перевищує 3 м.
Ключові слова: ітербій-ербієвий лазер, діодне накачування, канал візуалізації, приймально-передавальний канали, юстування каналів

Стаття надійшла до редакції 11.06.2020
УДК 623.4.023
Radiofiz. elektron. 2021, 26(1): 41-48
Повний текст (PDF)

 

References: 
  1. Аснис Л.А., Васильев В.П., Волконский В.Б., Клюшин Е.Б., Кулясов А.Г., Мейгас К.Б., Попов Ю.В., Хинрикус Х.В., Яковлев В.В. Лазерная дальнометрия. Под ред. В.П. Васильева и Х.В. Хинрикус. М.: Радио и связь, 1995. 256 с.
  2. Бондаренко Д.А., Карасик В.Е., Магдич Л.Н., Погонышев О.О., Садовский П.И., Семенков В.П. Малогабаритный эрбиевый лазерный излучатель с диодной накачкой и акустооптической модуляцией добротности. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Приборостроение. 2017. № 5. С. 14–30. DOI: 10.18698/0236-3933-2017-5-14-30.
  3. Крылов А.А., Бученков В.А., Усков А.В. Компактный Yb:Er-лазер, работающий с частотой следования импульсов 10 Гц в режиме модуляции добротности. Квантовая электроника. 2018. Т. 48, № 7. С. 607–610.
  4. Искандаров М.О., Никитичев М.А., Свердлов М.А., Тер-Мартиросян А.Л. Твердотельный лазер безопасного для глаза спектрального диапазона с диодной накачкой. Научное приборостроение. 2015. Т. 25, № 3. С. 124–126.
  5. Рудницкий Ю.П., Шачкин Л.В., Залевский И.Д. О кинетике безызлучателного переноса энергии в фосфатных Yb-Er-стеклах, возбуждаемых диодным лазером. Квантовая электроника. 2002. Т. 32, № 3. С. 197–201.
  6. Ставров А.А., Поздняков М.Г. Импульсные лазерные дальномеры для оптико-локационных систем. Докл. БГУИР. 2003. Т. 1, № 2. С. 59–65.
  7. Mierczyk Z. ˮEye-safeˮ laser systems. Proc. SPIE. 2000. Vol. 4237. P. 177–188. DOI: doi.org/10.1117/12.402873.
  8. Бокшанский В.Б., Бондаренко Д.А., Вязовых М.В., Животовкий И.В., Сахаров А.А., Семенков В.П.. Лазерные приборы и методы измерения дальности: учеб. пособие. Под ред. В.Е. Карасика. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2012. 92 с.
  9. Дзюбенко М.І., Коленов І.В., Пелипенко В.П., Дахов М.Ф. Лазер на эрбиевом стекле с диодной накачкой. Радиотехника: межвед. науч.-техн. сб. ХНУРЭ. Харьков, 2019. № 199. С. 104–109. DOI: https://doi.org/10.30837/rt.2019.4.199.13.
  10. Дзюбенко М.І., Коленов І.В., Пелипенко В.П., Дахов М.Ф. Импульсный источник питания твердотельных лазеров с диодной накачкой. Радиотехника: межвед. науч.-техн. сб. ХНУРЭ. Харьков, 2020. № 201. С. 186–193. DOI: https://doi.org/10.30837/rt.2020.2.201.18.
  11. Zheng R. & Wu G. Constant fraction discriminator in pulsed time-of-flight laser rangefinding. Front. Optoelectron. 2012. Vol. 5, Iss. 2. P. 182–186. DOI: 10.1007/s12200-012-0229-2.
  12. Kilpelä Ari,  Ylitalo Juha,  Määttä Kari, and Kostamovaara Juha. Timing discriminator for pulsed time-of-flight laser rangefinding measurements. Rev. Sci. Instrum. 1998. Vol. 69, Iss. 5. P. 1978–1984. DOI: https://doi.org/10.1063/1.1148884.
  13. Кувшинов Н.Г., Нужин А.В., Пронин В.В. Юстировка приемного канала импульсного лазерного дальномера. Оптический журнал. 2017. Т. 85, вып. 2. С. 67–71.
  14. Белойван П.А., Назаров В.Н., Латыев С.М., Салогубова И.С., Пашкевич М.Л. Автоматизированная юстировка параллельности энергетической оси передающего канала и оси приемного канала лазерного дальномера. Современные проблемы науки и образования. 2016. № 2, Ч. 2. URL: http://www.science-education.ru/ru/article/view?id=22779
  15. Устройство контроля, юстировки и сведения оптических осей каналов многоканальных приборов и широкополосных излучателей в видимом и ИК-диапазонах спектра: пат. 2511204 Российская Федерация: МПК G01B11/27, G01M11/00 / А.Н. Подкатилин, А.Ю. Чистяков. № 2012124515/28; заявл. 13.06.2012; опубл. 10.04. 2014, Бюл. № 10. 8 с.
  16. Вильнер В., Волобуев В., Ларюшин А., Рябокуль А. Достоверность измерений импульсного лазерного дальномера. Фотоника. 2013. № 3. С. 127–136.