Міністерство загальної та професійної освіти Російської Федерації
Томський Університет Систем Управління та Радіоелектроніки
(ТУСУР)
Кафедра Промислової Електроніки (Пр.Е)
РЕФЕРАТ
"Лазерні засоби відображення інформації. "
Виконав:
студент групи
- ________
Прийняв:
__________
Лазерні методи індикації.
Практична здійсненність лазерів була вперше показана в 1960 р. Після цього розвиток лазерної техніки відбувалося рекордними темпами.
В даний час існує ще багато проблем, пов'язаних із застосуванням лазерів в області індикації, включаючи проблеми, що стосуються сумарної яскравості, сканування, модуляції і терміну служби. Тим не менше лазер має багато достоїнств при розгляді його як індикаторного пристрою. В їх число входять висока яскравість променя, малий розмір плями і можливість роботи в реальному масштабі часу.
Перші продемонстровані лазери були імпульсного типу. В якості основного джерела світла в них використовувався рубін, а необхідна потужність оптичної накачування вироблялася лампою - спалахом. Після цього були розроблені газові лазери безперервного випромінювання і напівпровідникові лазери. Існуючий рівень техніки дозволяє використовувати будь-який з основних лазерних матеріалів як в режимі безперервних коливань, так і в імпульсному режимі. Потужність накачування може або вироблятися електрично, або, що більш часто, підводиться від зовнішнього джерела світла. Однак одержувані к.к.д. ще низькі: порядку декількох відсотків у імпульсних лазерів і приблизно 0,1% у лазерів безперервної випромінювання.
Основне лазерне дія пояснюється виразом "Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation "(посилення світла за допомогою індукованого випромінювання), з початкових літер слів якого був утворений термін "лазер". При рознесенні двох паралельних дзеркал на відстань, кратну довжині хвилі випускається світла, світло відбивається обома дзеркалами і повертається у фазі, стимулюючи подальше випромінювання. Світлове випромінювання виникає в результаті переходів електронів зі збудженого стану в стан з меншою енергією. Для створення збуджених електронів повинен використовуватися зовнішнє джерело енергії (зазвичай оптичної). Цей джерело енергії переводить електрони в збуджений стан, завдяки чому вони можуть випромінювати світлову спалах при повернення в своє нормальне стан. Процес підвищення енергетичних рівнів цих електронів називається накачуванням.
Оскільки на шляху між дзеркалами укладається ціле число довжин хвиль, в лазері створюються коливання, відповідні дуже вузьким спектральним лініях. Іноді генерується безліч частот, яким відповідають довжини хвиль, що укладаються ціле число разів на довжині основного шляху. Ще однією важливою властивістю лазера є когерентний характер його випромінювання. Так як світло генерується синфазно, ширина променя обмежується діфракіей.
розгортається пристрій з біжучим променем.
Пропонувалося використовувати лазер в розгортають пристроїв з біжучим променем для освітлення візуального об'єкта з метою подальшого перетворення зображення у відеосигнал за допомогою фотопомножувача. Крім труднощів, пов'язаних зі скануванням, потрібно відзначити, що система може працювати тільки на невеликих відстанях. Перетворення зображення у відеосигнал на дуже великих відстанях, таких, як в радіолокації, вимагало б набагато більший рівень потужності, ніж досяжний в даний час.
Лазерний індикатор з великим екраном.
Лазер часто пропонувалося використовувати для отримання керованого світлового потоку в проекційної індикації. Схема методу представлена ​​на рис. 1. Лазер повинен бути забезпечений джерелом енергії для відхилення і модуляції променя. Екран може бути або активним, або пасивним. В активному екрані застосовується такий же принцип, як в Електролюмінесцентна підсилювачі світла, з метою отримання більш високих яркостей, ніж при використанні тільки лазера.
Величина відхилення є функцією кількості дозволяються елементів і ширини променя лазера, яка може становити від декількох кутових секунд до однієї кутової хвилини. Велика ширина променя призводить до зменшення необхідної відстані між проекційним об'єктивом і екраном при тих же самих розмірах екрану і роздільною здібності, але вимагає більшого кута відхилення. Існуючі лазери дають можливість побудувати систему з роздільною здатністю 1000 ліній і кутом відхилення 16 і менше. При різних дослідженнях методів відхилення лазерного променя отримано від 256 до 1000 дозволяються елементів і в горизонтальному і у вертикальних напрямках. До основних методів відхилення відносяться: зміна за допомогою ультразвуку градієнта показника заломлення, що забезпечує відхилення на 5; сканування з використанням електронно - оптичної призми і титанату барію, забезпечує відхилення на 1; використання аномальної дисперсії, забезпечує відхилення на 10; сканування з використанням п'єзоелектричного елемента для відхилення менше ніж на 1.
Обмежена кількість застосовних методів утрудняє здійснення відхилення в лазерних індикаторах. Виникає дві проблеми, пов'язані з обмеженими кутами відхилення і малим розміром плями. Якщо необхідний кут відхилення малий (1), то прийнятною ширині екрану відповідає велика відстань між екраном і проектором. При відхиленні на 1 ця відстань повинна бути дорівнює 120 м при ширині екрану 210 см. При великому куті відхилення (20) необхідну відстань між екраном і проектором зменшується до більш реального значення 6м, але встають проблеми, пов'язані з розміром плями і відхиленням. Ширина променя постійна у будь-якого даного лазера. Тому зі збільшенням кута відхилення збільшується кількість дозволяються елементів. Це, в свою чергу, вимагає підвищення швидкості сканування (Розгортки), щоб запобігати погіршенню якості зображення. Наприклад, якщо розмір плями в системі дозволяє отримати дозвіл 4000 ліній, а використовується тільки 500 рядків розгорнення, то зображення вийде розділеним на площині, мають значне дозвіл. Ширина променя типового лазера дорівнює 10 кутовим секундам, що забезпечує дозвіл 7200 елементів при куті відхилення 20.
Яскравість екрану В в нитах може бути обчислена за допомогою виразу:
В = РКG/ПА, (1)
де Р - вихідна потужність лазера, вт; К - ефективність перетворення енергії джерела, лм/вт; G - посилення екрану; А - площа Ерана, м. В індикаторі повинен використовуватися лазер безперервного випромінювання. Такі лазери в даний час мають вихідну потужність порядку 1вт. У разі екрану розміром 4,645 м, К = 500лм/вт, G = 3, очікувана яскравість дорівнює 102,9 нт. Однак сучасні лазери вивчають в червоній області спектра зі значно меншою ефективністю перетворення енергії.
У літературі описані і інші методи побудови лазерних систем індикації. В одній з них лазерний промінь використовується для скрайбування металевого покриття скляного діапозитива. При цьому лазер застосовується замість пера з електромеханічним приводом. Якщо виявиться можливим розробити відповідні схеми відхилення, цей метод дозволить отримати значно більшу швидкість, ніж швидкості в сучасних викреслюють проекторах. У цій системі для проектування використовується зовнішній джерело світла, що знижує необхідні потужність лазера і його робочий цикл (і, отже, збільшує термін служби лазера).
Основна проблема, яка ще повинна бути вирішена, стосується можливості випаровування металу без пошкодження скляного об'єктива (і всієї проекційної системи).
До основних методів лазерної індукції відноситься також використання лазерного променя для запису на активному екрані. Екран може бути виконаний з фотохромного, електролюмінісцентних або іншого матеріалу, який виробляє або модулюючого світло. При в...
