Szczegółowe wyjaśnienie źródła światła dalmierza fotoelektrycznego fazowego
Źródłami światła dalmierza fazowego są głównie diody z arsenku galu (GaAs) oraz gazowe lasery helowo-neonowe (He-Ne). Ten pierwszy jest zwykle używany w dalmierzach krótkiego zasięgu, a drugi w dalmierzach średniego i dalekiego zasięgu. Poniżej znajduje się wprowadzenie do tych dwóch źródeł światła.
(1) Dioda z arsenku galu (GaAs).
Dioda z arsenku galu (GaAs) jest diodą krystaliczną. Podobnie jak zwykła dioda, ma również wewnątrz złącze, jak pokazano na rysunku {{0}}. Jego opór do przodu jest mały, a opór do tyłu jest duży. Kiedy silny prąd zostanie wstrzyknięty w kierunku do przodu, światło podczerwone o długości fali między 0},72 a 0,94 m wyjdzie ze złącza, a intensywność emitowanego światła będzie się zmieniać wraz z wielkością wstrzykniętego prądu, więc można to łatwo zmienić, zmieniając prąd zasilania. Modulacja wyjścia natężenia światła to tak zwana „modulacja prądu stałego”. Ma to duże znaczenie dla zastosowania dalmierza jako źródła światła, ponieważ może on bezpośrednio modulować natężenie światła i nie ma potrzeby wyposażania modulatora o skomplikowanej konstrukcji i dużym poborze mocy. Ponadto, w porównaniu z innymi źródłami światła, źródło światła z diodami z arsenku galu ma zalety niewielkich rozmiarów, lekkości, solidnej konstrukcji i braku strachu przed wibracjami, co sprzyja miniaturyzacji i przenośności dalmierza.
(2) Laser gazowy hel-Ne (He-Ne).
Gazowy laser helowo-neonowy składa się z lampy wyładowczej, zasilacza wzbudzenia i wnęki rezonansowej. Rurka wyładowcza to kryształowa rurka o średnicy wewnętrznej kilku milimetrów. Rurka jest wypełniona mieszanką helu i neonu. Długość rurki waha się od kilku centymetrów do kilkudziesięciu centymetrów. Im dłuższa rura, tym wyższa moc wyjściowa. Optycznie precyzyjnie obrobione okienka Brewster są zainstalowane na obu końcach tuby. Moc wzbudzenia może ogólnie wykorzystywać metody rozładowania prądu stałego, przemiennego lub o wysokiej częstotliwości. Obecnie najczęściej stosowana jest metoda rozładowania prądem stałym, a jej zaletą jest to, że moc wyjściowa lasera jest stabilna. Wnęka rezonansowa składa się z dwóch sferycznych zwierciadeł, z których jedno jest całkowicie odbijające, a drugie częściowo przezroczyste. Jego przepuszczalność wynosi 2 procent, czyli współczynnik odbicia nadal wynosi 98 procent.
Atom helu w rurze wyładowczej pod wpływem wzbudzenia zasilacza stale przeskakuje do wysokiego poziomu energii. Kiedy zderza się z atomem neonu, energia jest w sposób ciągły przekazywana do atomu neonu, tak że atom neonu stale przeskakuje do wysokiego poziomu energii i powraca do wysokiego poziomu energii. do poziomu podstawowego. W tym samym czasie, pod wpływem wzbudzenia fotonów, atomy neonu na wysokim poziomie energii są pobudzane do wypromieniowywania z powrotem do podstawowego poziomu energii iw tym czasie powstają nowe fotony. Ogólnie rzecz biorąc, większość fotonów przeskoczy przez ściankę rury lub zostanie przez nią pochłonięta, a tylko fotony wzdłuż osi ściany rury będą odbijane tam iz powrotem między dwoma zwierciadłami, co spowoduje ciągłe promieniowanie i wzmocnienie światła .
Okno Brewstera jest wysoce wypolerowaną kryształową płytką, a kąt między normalną powierzchni okna a osią rury nazywany jest kątem Brewstera. Kąt ten zmienia się w zależności od materiału okna, w przypadku okien kryształowych wynosi on w przybliżeniu 56o. Kiedy fala świetlna pada na okno wzdłuż osi rurki, składowa drgań elektrycznych fali świetlnej wzdłuż powierzchni papieru (wskazana strzałką na rysunku) zostanie całkowicie przepuszczona bez odbicia; podczas gdy składowa wzdłuż kierunku prostopadłego do powierzchni papieru (oznaczona strzałką na rysunku) są odbijane, tak że pozostałe światło jest liniowo spolaryzowane i wibruje wzdłuż papieru. Następnie światło tego rodzaju biegnie tam i z powrotem we wnęce rezonansowej, ponieważ nowo narodzone fotony promieniowania stymulowanego mają ten sam kierunek drgań, co fotony pierwotne, to znaczy zakumulowane światło jest zawsze światłem spolaryzowanym liniowo, wibrującym wzdłuż kierunku papieru, Dlatego ilekroć przechodzą tam iz powrotem przez okno Brewstera, prawie wszystkie przechodzą przez nie z niewielką utratą światła.
Laser wyposażony w okno Brewstera wyprowadza bezpośrednio światło spolaryzowane liniowo, dzięki czemu grupa modulatorów fotoelektrycznych nie potrzebuje polaryzatora, unikając w ten sposób padającego światła modulatora ogólnego, co powoduje około 50 procentową utratę natężenia światła z powodu przejścia przez polaryzator Wady. Dlatego maksymalny zasięg dalmierza wyposażonego w powyższy laser może sięgać 40-50km.
Laser emitowany przez gazowy laser helowo-neonowy ma bardzo stabilną częstotliwość i fazę, wysoką kierunkowość i ciągłą emisję, dlatego jest szeroko stosowany w zakresie laserowym, kolimacji, komunikacji i holografii. Jednak gazowy laser helowo-neonowy ma również swoje wady, to znaczy wydajność jest bardzo niska, a stosunek jego mocy wyjściowej do mocy wejściowej wynosi tylko jedną tysięczną. Dlatego moc wyjściowa lasera dalmierza laserowego wynosi tylko około 2-5 mW.
