Лазерный мир

Волков В.Г. // Системы управления, связи и безопасности, 2016 .- № 2 .- С. 142 — 181, УДК  622.232.8:621.384.3.01:531.714.2

Постановка задачи: рассматриваются мощные лазерные диоды, используемые для накачки твердотельных лазеров, описываются характеристики лазерных диодов и твердотельных лазеров на их основе, показаны особенности конструктивного исполнения и возможности их применения в системах безопасности. Цель работы: показать конкретные устройства, выполненные на основе этих лазеров для применения в системах обеспечения безопасности: лазерные целеуказатели, активно-импульсные телевизионные приборы ночного видения, антиснайперские лазерные приборы разведки и целеуказания, многоканальные системы. Используемые методы: сравнительный научно-технический анализ возможностей твердотельных лазеров с диодной накачкой и устройств обеспечения безопасности на их основе. Новизна: впервые показаны в систематизированном виде технические характеристики твердотельных лазеров с диодной накачкой и устройства обеспечения безопасности с их использованием. Все эти приборы имеют исполнение либо в виде удерживаемых в руках, либо в виде мобильных и стационарных устройств. Рассматриваются также многоканальные комплексы круглосуточного и всепогодного видеонаблюдения. Практическая значимость: показана эффективность и перспективность применения таких лазерных приборов в системах обеспечения безопасности благодаря их многофункциональности и высоким параметрам, возможности обеспечения круглосуточного наблюдения и разведки.

Solid-State Lasers with High-Power Laser Diodes Pumping Used in Security Systems

Volkov Viktor Genrichovich, Bauman Moscow State Technical University

Problem statement: considered the powerful laser diodes (LD) used for pumping solid-state lasers, described the characteristics of LD and solid-state lasers based on them, showed the features of design and their application in a security systems. Objective: to show the specific devices, made on basis of these lasers for use in safety systems: laser designators, active pulse TV night vision devices, intelligenceanti-sniper laser devices and pointing of targetsdevices, multi-channel system. Methodology: comparative scientific and technical analysis of the capabilities of solid-state lasers and security devices on their basis. Novelty: for the first time shown in a systematic way the technical characteristics of solid-state lasers with diode pump and safety devices on their basis. All of these devices have the performance in the form of mobile and stationary devices or hand held devices. Also discusses multi-channel complexes round-the-clock and all-weather surveillance. Practical significance: shownthe efficiency and prospects of application of such laser devices in a security systems due to their versatility and parameters, shown the ability to provide around the clock surveillance and reconnaissance.

В настоящее время все более широкое распространение приобретают лазерные полупроводниковые излучатели – мощные лазерные диоды (ЛД), используемые для накачки лазерных стержней или пластин мощных твердотельных лазеров, лазерных систем и волоконных лазеров. По сравнению с ламповыми устройствами накачки лазерные диоды обеспечивают максимальный к.п.д. накачки, высокие эксплуатационные характеристики и значительный срок службы. Большая мощность излучения лазерных диодов позволяет их использовать для создания лазерных приборов, широко применяемых в системах обеспечения безопасности, связи, технологии, медицине, и др. Малое тело свечения лазерных диодов позволяет эффективно вводить его излучение в оптическое волокно. Это открывает широкие возможности создания мощных волоконных лазеров и усилителей лазерного излучения. Мощность таких лазерных диодов колеблется от нескольких Вт до нескольких тысяч Вт. Все это определяет эффективность создания твердотельных лазеров с диодной накачкой и их применения в системах обеспечения безопасности.

Фирма ОАО «НИИ «Полюс» [2] разработала квазинепрерывные диодные линейки серии 321 ДЛ-520В на основе InGaAs/AlGaAs/GaAs эпитакисальных гетероструктур с излучением на длине волны 920-960 нм и серии 321 ДЛ-520А на основе Al/GaAs/GaAs эпитакисальных наногетероструктур с излучением на длине волны 802-810 нм для накачки импульсных твердотельных лазеров. Для той же цели фирма разработала монолитные многослойные двумерные решетки ЛД, смонтированные на теплоотводящем основании. Они представляют собой базовый модуль для сборки матриц различных габаритов. Каждый модуль содержит 10 линеек серии 321 ДЛ-520В. Решетка 322 ДЛ-522 используется для накачки лазерных сред, легированных ионами иттербия и эрбия. Такие решетки, изготовленные из линеек ЛД 321 ДЛ-520А предназначены для накачки твердотельных АИГ:Nd лазеров. Многоспектральные решетки изготовлены из набора линеек ЛД, у которых максимальная длина волны излучения сдвинута относительно друг друга для выравнивания поглощения полупроводниковой накачки во всем диапазоне рабочих температур.
Количество входящих в решетку линеек ЛД, различающихся спектральными характеристиками излучения, зависит от диапазона рабочих температур и точности температурной стабилизации поглощения излучения накачки.
Решетки лазерных диодов предназначены для накачки твердотельных АИГ:Nd лазеров.

Общее применение твердотельных лазеров с диодной накачкой Эти лазеры нашли широкое применение в промышленном, медицинском, лабораторном оборудовании, в системах контроля качества, в технологических целях для маркировки печатных плат, кабелей, драгоценных камней, фотоэлектрических пластин, для внутренней и поверхностной маркировки стекла, микрообработки материалов (биологических тканей, тонких пленок, многослойных и полупроводниковых структур), при изготовлении солнечных батарей, в лазерной микроскопии, голографии, в биотехнологиях (в том числе в масс-спектроскопии, Рамановской спектроскопии, лазерной микродиссекции), для лазерных дальномеров, лидаров и высотомеров и др. [8]. Особо следует остановиться на индустриальных высокомощных нано- и пикосекундных твердотельных DPSS лазерах с накачкой ЛД серии Baltic [9]. Эти лазеры снабжены интеллектуальной системой управления. Все параметры лазеров находятс под непрестанным контролем с целью обеспечения долговременной стабильности рабочих характеристик и простоту интегрирования лазера в высокопроизводительные системы обработки материалов. Короткая длительность импульса, высокая частота их следования и надежная конструкция делают эти лазеры привлекательными для обработки многих материалов, включая полимеры, полупроводники, композиты и диэлектрики.

Лазеры допускают дистанционное и процессорное управление.

Полное содержание статьи: http://sccs.intelgr.com/archive/2016-02/06-Volkov.pdf