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受激輻射過程產生激光的條件 為了構成受激輻射，必需設法使某一高能級原子數多于低能級的原子數。原子數的這種分布稱為粒子的反轉分布。能構成粒子反轉分布的任務介質稱為增益介質。 光經過增益介質，由于受激輻射的光子數多于吸收而損失的光子數而使光子數不斷添加，強度不斷加強，這一過程稱為光放大。 產生激光必需滿足以下四個條件： 1外界光子能構成受激輻射光源； 2受激光在增益介質中多次反復放大； 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原理見圖紅寶石激光器的任務原理見圖4-163。在橢圓形聚光器。在橢圓形聚光器4內內密封紅寶石棒密封紅寶石棒2和脈沖氙燈和脈沖氙燈3。紅寶石棒的基質為。紅寶石棒的基質為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，以構，作為增益介質，以構成受激輻射。成受激輻射。圖4-123 紅寶石激光器的原理a構造圖 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品是以砷化鎵GaAs為增益介質的激光器，其構造見圖4-125。圖4-125 砷化鎵半導體激光器的構造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發(fā)射透鏡、光柵和接納透鏡后，準確地投射