Принцип работы лазера и основные свойства лазерного излучения. Лидары презентация

излучения. Лидары.

Астапенко В.А., д.ф.-м.н.

Фотопоглощение (а), спонтанное излучение (b) и вынужденное излучение (c)

возникший поток фотонов распространяется в том же направлении, что и первоначальный возбуждающий фотонный поток.

Частоты и поляризация вынужденного и первоначального излучений также равны.

Вынужденный поток фотонов когерентен возбуждающему, т.е. имеет те же фазовые характеристики

f i c a t i o n by
S t i m u l a t e d
E m i s s i o n of
R a d i a t i o n

Физической основой работы лазера служит явление вынужденного (индуцированного) излучения. Суть явления состоит в том, что возбуждённый атом способен излучить фотон под действием другого фотона без его поглощения, если энергия последнего равняется разности энергий уровней атома до и после излучения. При этом излучённый фотон когерентен фотону, вызвавшему излучение (является его «точной копией»).

нормированной концентрации фотонов (пунктир), являющиеся решением системы балансных уравнений,
T1 = 100 τc , Ne = 10 Nth

(пунктир), являющиеся решением системы балансных уравнений,
T1 = 103 τc , Ne = 10 Nth

импульсов

на свободных электронах

накачке,
(б) стимулированное излучение при сильной накачке
(из оригинальной статьи Т. Меймана, Nature, v.187, p.494, 1960)

раз)
Снижение порога катастрофического разрушения (в 10 раз)
Уменьшение угловой расходимости излучения (в 3-5 раз)
Увеличение выходной мощности (в 5-10 раз)
Обеспечение надежности работы при больших мощностях

Создана принципиально новая конструкция диодных
лазеров

Стандартный ДЛ

ДЛ нового типа

30-50°

5-10°

импульсные и фазовые. Импульсный лазерный дальномер это устройство, состоящее из импульсного лазера и детектора излучения. Измеряя время, которое затрачивает луч на путь до отражателя и обратно и зная значение скорости света, можно рассчитать расстояние между лазером и отражающим объектом. 

Light Detection and Ranging

Назначение: прибор, реализующий технологию получения и обработки информации об удалённых объектах с помощью активных оптических систем, использующих явления отражения излучения и его рассеяния в прозрачных и полупрозрачных средах.

Лазерный дальномер – одна из реализаций лидара.
В отличие от радиоволн, эффективно отражающихся только от достаточно крупных металлических целей, световые волны подвержены рассеиванию в любых средах, в том числе в воздухе, поэтому возможно не только определять расстояние до непрозрачных (отражающих свет) дискретных целей, но и фиксировать интенсивность рассеивания света в прозрачных средах. Возвращающийся отражённый сигнал проходит через ту же рассеивающую среду, что и луч от источника, подвергается вторичному рассеиванию, поэтому восстановление действительных параметров распределённой оптической среды — достаточно сложная задача, решаемая как аналитическими, так и эвристическими методами.

Земли:
Космическая геодезия;
Авиационная геодезия.
Строительство и горное дело.
Морские технологии:
Измерение глубины моря;
Поиск рыбы.
Транспортные применения:
Определение скорости транспортных средств;
Системы активной безопасности.
Промышленные и сервисные роботы.