红外激光照明实用化技术研究

来源 :西安电子科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhqr1981
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随着安防领域的发展,智能视频技术的不断出现,对夜间动态监控的要求越来越高,在油田、矿山、景区、森林防火、交通工程、城市反恐等方面需要进行夜间中远距离的跟踪监视。主动红外夜视技术是通过光源主动照射目标,利用目标反射光源的红外线来实施目标监控的一种夜视技术,产生这种不可见光的红外光源,最常见的是阵列式LED灯,这种光源电光转换率只有25%左右,多余的能量转换成热量,功耗很大,照射距离只有几十米,无法满足中远距离的监控要求。而半导体激光器作为新一代的红外光源,电光转换率达到50%以上,而且发射的激光在方向性、单色性方面也是LED灯无法比拟的,这使得半导体激光器成为不同于LED灯技术的新一代红外光源产品。本论文的研究目的是得到低成本、实用化的红外半导体激光光源,采用不同的工艺,开发出不同功率的半导体激光光源,满足现有的市场需求。优化激光器封装工艺,减少激光器芯片的热阻,提高激光器芯片的寿命和性能。开发光纤、合束光纤的组装、研磨和抛光工艺,使光纤端面满足红外半导体激光器耦合的要求。有了高可靠性的激光器芯片和高透过率的光纤、光纤束,就可以进行光纤耦合和光斑匀化的工作。激光器光束是椭圆的高斯光束,光束的垂直发散角较大,其光斑由于有高阶模式的存在而呈若干长条状,光斑不均匀。激光器光束若直接用于照明,照明效果很差,必需对其进行整圆和光斑均匀化处理。单个大功率激光器,目前常用方案是用两个激光器经过光学透镜压缩,重叠光斑,两个激光器的光斑互补后,可将一些暗条纹变亮,以此来提高均匀性。本论文将提供另一种低成本实用化方案,使用光纤和光学匀化片,来解决光斑均匀性问题。同时,为了满足几公里这种远距离的监控,激光光源采用列阵封装,光斑经过压缩和光纤耦合后,使用多纤芯捆绑的方式输出激光,其激光器输出功率高,性能可靠,使用灵活,光斑均匀的效果更好;通过微光学元件对激光器的光束进行整形、变换,再通过非球面透镜聚焦耦合到单根光纤中,这种多单管空间耦合激光器的体积小,功率密度高,亮度高,光束质量好。可以满足特殊要求的红外照明系统。最后,改进光纤的对接方式,提高对接效率,使红外激光器的输出功率更高,在满足光斑均匀性的同时,提高红外激光器的照射亮度和照射距离。
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