| 144,11 → 144,11 |
|---|
| |
| Kde $c$ je rychlost šíření elektromagnetického záření ve vakuu, $n$ je index lomu prostředí a $t$ je změřená doba letu. Veličina $d$ je pak vzdálenost předmětu, kterou potřebujeme změřit. |
| |
| Při měření se tak předpokládá homogenní prostředí ve kterém se světlo šíří, nebo alespon prostředí o nějaké známé efektivní hodnotě indexu lomu. |
| Při měření se tak předpokládá homogenní prostředí ve kterém se světlo šíří, nebo alespoň prostředí o nějaké známé efektivní hodnotě indexu lomu. |
| |
| Tato metoda má vzhledem k předchozím podstatnou výhodou především v tom, že její princip umožnuje změřit vzdálenosti v obrovském rozsahu a přitom neklade vysoké nároky na odstup signálu od šumu. Běžně se proto využívá například pro měření a následné výpočty korekcí drah družic, nebo i měření podélných paramerů optických komunikačních vláken, kde je metoda známa, jako TDR (Time domain refractometry) |
| Tato metoda má vzhledem k předchozím podstatnou výhodou především v tom, že její princip umožňuje změřit vzdálenosti v obrovském rozsahu a přitom neklade vysoké nároky na odstup signálu od šumu. Běžně se proto využívá například pro měření a následné výpočty korekcí drah družic, nebo i měření podélných parametrů optických komunikačních vláken, kde je metoda známa, jako TDR (Time domain refractometry) |
| Možnosti použití navíc nejsou omezeny pouze na klasické světelné vlnové délky, ale stejný princip lze uplatnit například i při použití rádiových vlnových délek, což by u předchozích metod nebylo možné vzhledem k problematické konstrukci elementů, jako jsou čočky, zrcadla, nebo maticové detektory pro rádiové vlny. |
| Možnosti aplikace metody měření doby letu jsou tak rozáhlé, že z ní vychází i další přistroje, jako radiolokátory nebo echolokátory. |
| Možnosti aplikace metody měření doby letu jsou tak rozsáhlé, že z ní vychází i další přistroje, jako radiolokátory nebo echolokátory. |
| |
| Tato práce je proto zaměřena právě na tento princip měření, protože jeho dosah a přesnost je zajímavá například i pro meteorologické aplikace a tedy využitelná i pro zatím nedořešené oblasti jako je měření parametrů oblačnosti například nad moderními robotickými astronomickými teleskopy. |
| |
| 157,7 → 157,7 |
|---|
| |
| \subsubsection{Vlnová délka } |
| |
| Vhodná vlnová délka výstupního záření laserového vysílače záleží na mnoha faktorech, jako je například absorpce v médiu vyplnujícím prostor mezi vysílačem a detekovaným předmětem, nebo i spektrální odrazivost měřeného objektu. Pro modelovou aplikaci měření výšky a mohutnosti oblačnosti jsou vhodné krátké vlnové délky z optického oboru elektromagnetického záření. Je to dáno jednak vlastnosmi atmosféry, která dobře propouští vlnové délky z oblasti viditelného spektra. A potom tím, že světlo z kračích vlnových délek (modrá oblast) se dobře odráží na oblačnosti a vodních krystalech. |
| Vhodná vlnová délka výstupního záření laserového vysílače záleží na mnoha faktorech, jako je například absorpce v médiu vyplňujícím prostor mezi vysílačem a detekovaným předmětem, nebo i spektrální odrazivost měřeného objektu. Pro modelovou aplikaci měření výšky a mohutnosti oblačnosti jsou vhodné krátké vlnové délky z optického oboru elektromagnetického záření. Je to dáno jednak vlastnostmi atmosféry, která dobře propouští vlnové délky z oblasti viditelného spektra. A potom tím, že světlo z kratších vlnových délek (modrá oblast) se dobře odráží na oblačnosti a vodních krystalech. |
| |
| \begin{figure}[htbp] |
| \includegraphics[width=150mm]{./img/atmospheric_absorption.png} |
| 180,24 → 180,54 |
|---|
| |
| V dnešní době existuje mnoho typů LASERů. Avšak pouze malá část z nich je v hodná pro použití v LASERových dálkoměrech. Omezením často bývají rozměry aparatury, hmotnost, pořizovací cena, provozní podmínky a odolnost při manipulaci. |
| |
| \subsection{Pevnolátkový diodově čerpaný LASER} |
| \subsection{Pevnolátkový diodově čerpaný LASER s generací druhé harmonické} |
| |
| Jde o typ LASERu, který jako aktivního prostředí využívá pevnolátkový krystal |
| Jde o konstrukční LASERu, který jako aktivního prostředí využívá pevnolátkový krystal čerpaný polovodičovou diodou. Ve rezonátoru LASERu je zároveň umístěn konverzní krystal, který díky nelineárním optickým jevům umožňuje generovat druhou harmonickou frekvenci základní generované vlnové délky. Toto konstrukční uspořádání je známo jako DPSSFD (Diode Pumped Solid State LASER Frequency Doubled) |
| |
| \subsection{Koherentní čerpání} |
| |
| |
| \subsection{Měření krátkých světelných impulzů} |
| |
| K tomu aby bylo možné kvantifikovat dosažené parametry LASERového vysílače, je potřeba umět změřit výstupní časový průběh intenzity záření v impulzu. K tomuto účelu se obvykle využívá zapojení předepjaté PIN fotodiody, která pak díky svojí nízké parazitní kapacitě pracuje jako vhodný snímač pro velmi rychlé děje. Pro účely měření byl proto jeden takový snímač zkonstruován. Jeho zapojení je znázorněno na obrázku \ref{schema_detektoru}. |
| |
| \begin{figure}[htbp] |
| \includegraphics[width=150mm]{./img/SCH_detector.png} |
| \caption{Schéma detektoru s PIN diodou.} |
| \label{schema_detektoru} |
| \end{figure} |
| |
| PIN dioda je v tomto případě kvůli jednoduchosti konstrukce a odstranění možnosti rušení ze zdroje napájena baterií 9V. Na výstupní konektor SMA-zásuvka se připojuje koaxiálním kabelem, osciloskop impedančně přizpůsobený na 50 Ohm. Snížená impedance je zde důležitá, kvůli možnosti rychlého odvedení náboje z přechodu diody. |
| |
| |
| \subsection{Relaxační kmity LASERu} |
| |
| \subsection{Měření krátkých světelných impuzlů} |
| LASER |
| |
| |
| \section{Konstrukce vysílače} |
| |
| Pro konstrukci laserového vysílače vhodného pro TOF LRF, je potřeba několik dílčích součástí. Znázorněných v blokovém schématu. |
| |
| \begin{figure}[htbp] |
| \includegraphics[width=150mm]{./img/LASER_transmitter.png} |
| \caption{Blokové schéma LASERového vysílače.} |
| \label{laser_module} |
| \end{figure} |
| |
| \begin{description} |
| \item[LASER] - LASERový modul |
| \end{description} |
| |
| |
| \subsection{Laserové moduly} |
| |
| |
| Typická konfigurace levného diodově čerpaného laseru s generováním druhé harmonické 532nm je zobrazena na obrázku \ref{laser_module}. |
| |
| \begin{figure}[htbp] |
| \includegraphics[width=150mm]{./img/Green_laser_pointer.png} |
| \caption{Závislost transmisivity suché atmosféry na vlnové délce záření} |
| \caption{Typická konstrukce diodově čerpaného pevnolátkového laseru používaného, jako zelené laserové ukazovátko. } |
| \label{laser_module} |
| \end{figure} |
| |
| \section{Řídící elektronika} |
| 210,9 → 240,12 |
|---|
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| |
| \pagebreak |
| \listoffigures |
| |
| \pagebreak |
| |
| \begin{thebibliography}{99} |
