激光式傳感器ppt課件

1、4.11 4.11 激光式傳感器激光式傳感器4.11.1 激光發(fā)射原理4.11.2 常用激光器及其原理4.11.3 激光的特點4.11.4 激光傳感器的運用及實例4.11.1 激光發(fā)射原理 由物理學可知，正常分布下的原子，多處于低能級 ，除非受外界作用，原子將長期堅持這一穩(wěn)定形狀。假設(shè)在外界光子作用下，原子吸收光子的能量 ，只需吸收的能量足夠大，原子就從低能級 躍遷到高能級 ，這一過程稱為激發(fā)，見圖4-122a。激發(fā)過程應(yīng)滿足： 處于高能級 的原子，在外界光子的誘發(fā)下，會從高能級躍遷到低能級 ，釋放能量而發(fā)射與外界誘發(fā)的光子性質(zhì)完全一樣的光子，簡單地說，入射一個光子放大為兩個光子，這一過程稱為

2、光子的受激輻射，見圖4-122b。1Eh2E1E12EEhE2E2E1E圖4-122 激發(fā)與受激輻射a受激過程 b受激輻射過程產(chǎn)生激光的條件 為了構(gòu)成受激輻射，必需設(shè)法使某一高能級原子數(shù)多于低能級的原子數(shù)。原子數(shù)的這種分布稱為粒子的反轉(zhuǎn)分布。能構(gòu)成粒子反轉(zhuǎn)分布的任務(wù)介質(zhì)稱為增益介質(zhì)。 光經(jīng)過增益介質(zhì)，由于受激輻射的光子數(shù)多于吸收而損失的光子數(shù)而使光子數(shù)不斷添加，強度不斷加強，這一過程稱為光放大。 產(chǎn)生激光必需滿足以下四個條件： 1外界光子能構(gòu)成受激輻射光源； 2受激光在增益介質(zhì)中多次反復放大； 3受激光的光能密度不斷添加； 4受激光沿某一方向傳播。4.11.2 常用激光器及其原理紅寶石激光器及

3、其原理紅寶石激光器及其原理 紅寶石激光器的任務(wù)原理見圖紅寶石激光器的任務(wù)原理見圖4-163。在橢圓形聚光器。在橢圓形聚光器4內(nèi)內(nèi)密封紅寶石棒密封紅寶石棒2和脈沖氙燈和脈沖氙燈3。紅寶石棒的基質(zhì)為。紅寶石棒的基質(zhì)為Al2O3。摻入分量比約摻入分量比約0.05%的鉻離子的鉻離子Cr3+，作為增益介質(zhì)，以構(gòu)，作為增益介質(zhì)，以構(gòu)成受激輻射。成受激輻射。圖4-123 紅寶石激光器的原理a構(gòu)造圖 b能級圖1全反射鏡 2紅寶石棒 3脈沖氙燈 4聚光器 5部分反射鏡氦氖激光器及其原理 由于氦氖激光器具有穩(wěn)定性好，單色性強，功率小和壽命長等突出的優(yōu)點，因此是運用最廣泛的一種激光器。 氦氖激光器由放電管V和反射鏡

4、M1、M2組成光學諧振腔，見圖4-124a。圖4-124 氦氖激光器的原理a構(gòu)造圖 b能級圖半導體激光器及其原理 半導體激光器的典型產(chǎn)品是以砷化鎵GaAs為增益介質(zhì)的激光器，其構(gòu)造見圖4-125。圖4-125 砷化鎵半導體激光器的構(gòu)造4.11.3 激光的特點 激光器發(fā)出的光具有許多普通光不可比較的特點。 1.高方向性 2.高亮度 3.高單色性 4.高相關(guān)性 激光是目前最亮的光源，而且其單色性最純，會聚角最小，光束最準直，射得最遠和相關(guān)性最好。4.11.4 激光傳感器的運用及實例 激光傳感器可用于丈量物體的幾何尺寸、振動、位移、速度、加速度、轉(zhuǎn)角、方向、探傷及成分分析等。由于具有精度高、量程范圍寬、反響迅速、非接觸、抗干擾才干強和易于數(shù)字化等一系列優(yōu)點，因此運用極為廣泛。 利用激光的高方向性制成的車速丈量儀，是公路車輛速度監(jiān)測常用的儀器，其任務(wù)原理見圖4-126。該儀器有兩套完全一樣的光學系統(tǒng)，見圖4-126a。光學系統(tǒng)的作用是把激光束經(jīng)發(fā)射透鏡、光柵和接納透鏡后，準確地投射