Subversion Repositories svnkaklik

Compare Revisions

No changes between revisions

Ignore whitespace Rev 1032 → Rev 1033

/dokumenty/skolni/BP/DOC/SRC/img/oscilogramy/jitter.png
Cannot display: file marked as a binary type.
svn:mime-type = application/octet-stream
Property changes:
Added: svn:mime-type
+application/octet-stream
\ No newline at end of property
/dokumenty/skolni/BP/DOC/SRC/laserovy_vysilac.glo
19,8 → 19,8
\glossaryentry{S/N?\glossaryentryfield{SNR}{\glsnamefont{S/N}}{Signal-to-noise ratio}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{8}
\glossaryentry{DPSS?\glossaryentryfield{DPSS}{\glsnamefont{DPSS}}{Diode-pumped solid-state LASER}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{9}
\glossaryentry{UV?\glossaryentryfield{UV}{\glsnamefont{UV}}{Ultraviolet (10 nm to 400 nm)}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{10}
\glossaryentry{Nd:YAG?\glossaryentryfield{Nd:YAG}{\glsnamefont{Nd:YAG}}{Neodymium-doped yttrium aluminum garnet ($Nd:Y_3Al_5O_12$)}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{10}
\glossaryentry{Nd:YVO$_4$?\glossaryentryfield{Nd:YVO}{\glsnamefont{Nd:YVO$_4$}}{Neodymium-doped yttrium orthovanadate (Nd:YVO$_4$)}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{10}
\glossaryentry{Nd:YAG?\glossaryentryfield{Nd:YAG}{\glsnamefont{Nd:YAG}}{Neodymium-doped yttrium aluminum garnet ($Nd:Y_3Al_5O_12$)}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{11}
\glossaryentry{Nd:YVO$_4$?\glossaryentryfield{Nd:YVO}{\glsnamefont{Nd:YVO$_4$}}{Neodymium-doped yttrium orthovanadate (Nd:YVO$_4$)}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{11}
\glossaryentry{DPSSFD?\glossaryentryfield{DPSSFD}{\glsnamefont{DPSSFD}}{Diode pumped solid state frequency-doubled LASER}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{11}
\glossaryentry{ToF?\glossaryentryfield{TOF}{\glsnamefont{ToF}}{Time of flight}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{11}
\glossaryentry{Nd:YAG?\glossaryentryfield{Nd:YAG}{\glsnamefont{Nd:YAG}}{Neodymium-doped yttrium aluminum garnet ($Nd:Y_3Al_5O_12$)}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{12}
55,32 → 55,32
\glossaryentry{SMA?\glossaryentryfield{SMA}{\glsnamefont{SMA}}{SubMiniature version A}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{24}
\glossaryentry{EML?\glossaryentryfield{EML}{\glsnamefont{EML}}{electroabsorptive modulated laser}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{30}
\glossaryentry{MPE?\glossaryentryfield{MPE}{\glsnamefont{MPE}}{maximum permissible exposure}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{33}
\glossaryentry{ToF?\glossaryentryfield{TOF}{\glsnamefont{ToF}}{Time of flight}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{38}
\glossaryentry{LRF?\glossaryentryfield{LRF}{\glsnamefont{LRF}}{Laser rangefinder}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{38}
\glossaryentry{TDC?\glossaryentryfield{TDC}{\glsnamefont{TDC}}{Time to digital converter}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{38}
\glossaryentry{LIDAR?\glossaryentryfield{LIDAR}{\glsnamefont{LIDAR}}{Light Detection And Ranging}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{38}
\glossaryentry{AFM?\glossaryentryfield{AFM}{\glsnamefont{AFM}}{Atomic force microscopy}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{38}
\glossaryentry{APD?\glossaryentryfield{APD}{\glsnamefont{APD}}{Avalanche photodiode}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{38}
\glossaryentry{DPSS?\glossaryentryfield{DPSS}{\glsnamefont{DPSS}}{Diode-pumped solid-state LASER}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{38}
\glossaryentry{DPSSFD?\glossaryentryfield{DPSSFD}{\glsnamefont{DPSSFD}}{Diode pumped solid state frequency-doubled LASER}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{38}
\glossaryentry{LASER?\glossaryentryfield{LASER}{\glsnamefont{LASER}}{Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{38}
\glossaryentry{MPE?\glossaryentryfield{MPE}{\glsnamefont{MPE}}{maximum permissible exposure}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{38}
\glossaryentry{UAV?\glossaryentryfield{UAV}{\glsnamefont{UAV}}{unmanned aerial vehicle}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{38}
\glossaryentry{FWHM?\glossaryentryfield{FWHM}{\glsnamefont{FWHM}}{Full width at half maximum}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{38}
\glossaryentry{VCSEL?\glossaryentryfield{VCSEL}{\glsnamefont{VCSEL}}{Vertical Cavity Surface Emitting Laser}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{38}
\glossaryentry{EML?\glossaryentryfield{EML}{\glsnamefont{EML}}{electroabsorptive modulated laser}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{38}
\glossaryentry{CCD?\glossaryentryfield{CCD}{\glsnamefont{CCD}}{Charge-coupled device}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{38}
\glossaryentry{CMOS?\glossaryentryfield{CMOS}{\glsnamefont{CMOS}}{Complementary metal-oxide semiconductor}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{38}
\glossaryentry{S/N?\glossaryentryfield{SNR}{\glsnamefont{S/N}}{Signal-to-noise ratio}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{38}
\glossaryentry{TDR?\glossaryentryfield{TDR}{\glsnamefont{TDR}}{Time-domain reflectometry}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{38}
\glossaryentry{UV?\glossaryentryfield{UV}{\glsnamefont{UV}}{Ultraviolet (10 nm to 400 nm)}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{38}
\glossaryentry{FOV?\glossaryentryfield{FOV}{\glsnamefont{FOV}}{field of view}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{38}
\glossaryentry{PCW?\glossaryentryfield{PCW}{\glsnamefont{PCW}}{Pulsed Continuous Wave}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{38}
\glossaryentry{MD?\glossaryentryfield{MD}{\glsnamefont{MD}}{Monitor Diode}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{38}
\glossaryentry{LD?\glossaryentryfield{LD}{\glsnamefont{LD}}{LASER Diode}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{38}
\glossaryentry{KTP?\glossaryentryfield{KTP}{\glsnamefont{KTP}}{Potassium titanyl phosphate ($KTiOPO_4$)}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{38}
\glossaryentry{KDP?\glossaryentryfield{KDP}{\glsnamefont{KDP}}{Potassium dideuterium phosphate ($KD_2PO_4$)}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{38}
\glossaryentry{Nd:YVO$_4$?\glossaryentryfield{Nd:YVO}{\glsnamefont{Nd:YVO$_4$}}{Neodymium-doped yttrium orthovanadate (Nd:YVO$_4$)}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{38}
\glossaryentry{Nd:YAG?\glossaryentryfield{Nd:YAG}{\glsnamefont{Nd:YAG}}{Neodymium-doped yttrium aluminum garnet ($Nd:Y_3Al_5O_12$)}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{38}
\glossaryentry{Nd:YLF?\glossaryentryfield{Nd:YLF}{\glsnamefont{Nd:YLF}}{Neodymium-doped yttrium lithium fluoride (LiYF$_4$)}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{38}
\glossaryentry{SMA?\glossaryentryfield{SMA}{\glsnamefont{SMA}}{SubMiniature version A}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{38}
\glossaryentry{ToF?\glossaryentryfield{TOF}{\glsnamefont{ToF}}{Time of flight}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{37}
\glossaryentry{LRF?\glossaryentryfield{LRF}{\glsnamefont{LRF}}{Laser rangefinder}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{37}
\glossaryentry{TDC?\glossaryentryfield{TDC}{\glsnamefont{TDC}}{Time to digital converter}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{37}
\glossaryentry{LIDAR?\glossaryentryfield{LIDAR}{\glsnamefont{LIDAR}}{Light Detection And Ranging}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{37}
\glossaryentry{AFM?\glossaryentryfield{AFM}{\glsnamefont{AFM}}{Atomic force microscopy}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{37}
\glossaryentry{APD?\glossaryentryfield{APD}{\glsnamefont{APD}}{Avalanche photodiode}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{37}
\glossaryentry{DPSS?\glossaryentryfield{DPSS}{\glsnamefont{DPSS}}{Diode-pumped solid-state LASER}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{37}
\glossaryentry{DPSSFD?\glossaryentryfield{DPSSFD}{\glsnamefont{DPSSFD}}{Diode pumped solid state frequency-doubled LASER}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{37}
\glossaryentry{LASER?\glossaryentryfield{LASER}{\glsnamefont{LASER}}{Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{37}
\glossaryentry{MPE?\glossaryentryfield{MPE}{\glsnamefont{MPE}}{maximum permissible exposure}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{37}
\glossaryentry{UAV?\glossaryentryfield{UAV}{\glsnamefont{UAV}}{unmanned aerial vehicle}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{37}
\glossaryentry{FWHM?\glossaryentryfield{FWHM}{\glsnamefont{FWHM}}{Full width at half maximum}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{37}
\glossaryentry{VCSEL?\glossaryentryfield{VCSEL}{\glsnamefont{VCSEL}}{Vertical Cavity Surface Emitting Laser}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{37}
\glossaryentry{EML?\glossaryentryfield{EML}{\glsnamefont{EML}}{electroabsorptive modulated laser}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{37}
\glossaryentry{CCD?\glossaryentryfield{CCD}{\glsnamefont{CCD}}{Charge-coupled device}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{37}
\glossaryentry{CMOS?\glossaryentryfield{CMOS}{\glsnamefont{CMOS}}{Complementary metal-oxide semiconductor}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{37}
\glossaryentry{S/N?\glossaryentryfield{SNR}{\glsnamefont{S/N}}{Signal-to-noise ratio}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{37}
\glossaryentry{TDR?\glossaryentryfield{TDR}{\glsnamefont{TDR}}{Time-domain reflectometry}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{37}
\glossaryentry{UV?\glossaryentryfield{UV}{\glsnamefont{UV}}{Ultraviolet (10 nm to 400 nm)}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{37}
\glossaryentry{FOV?\glossaryentryfield{FOV}{\glsnamefont{FOV}}{field of view}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{37}
\glossaryentry{PCW?\glossaryentryfield{PCW}{\glsnamefont{PCW}}{Pulsed Continuous Wave}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{37}
\glossaryentry{MD?\glossaryentryfield{MD}{\glsnamefont{MD}}{Monitor Diode}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{37}
\glossaryentry{LD?\glossaryentryfield{LD}{\glsnamefont{LD}}{LASER Diode}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{37}
\glossaryentry{KTP?\glossaryentryfield{KTP}{\glsnamefont{KTP}}{Potassium titanyl phosphate ($KTiOPO_4$)}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{37}
\glossaryentry{KDP?\glossaryentryfield{KDP}{\glsnamefont{KDP}}{Potassium dideuterium phosphate ($KD_2PO_4$)}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{37}
\glossaryentry{Nd:YVO$_4$?\glossaryentryfield{Nd:YVO}{\glsnamefont{Nd:YVO$_4$}}{Neodymium-doped yttrium orthovanadate (Nd:YVO$_4$)}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{37}
\glossaryentry{Nd:YAG?\glossaryentryfield{Nd:YAG}{\glsnamefont{Nd:YAG}}{Neodymium-doped yttrium aluminum garnet ($Nd:Y_3Al_5O_12$)}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{37}
\glossaryentry{Nd:YLF?\glossaryentryfield{Nd:YLF}{\glsnamefont{Nd:YLF}}{Neodymium-doped yttrium lithium fluoride (LiYF$_4$)}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{37}
\glossaryentry{SMA?\glossaryentryfield{SMA}{\glsnamefont{SMA}}{SubMiniature version A}{\relax }|setentrycounter{page}\glsnumberformat}{37}
/dokumenty/skolni/BP/DOC/SRC/laserovy_vysilac.pdf
Cannot display: file marked as a binary type.
svn:mime-type = application/octet-stream
/dokumenty/skolni/BP/DOC/SRC/laserovy_vysilac.tex
203,7 → 203,7
kde $c$ je rychlost šíření elektromagnetického záření ve vakuu, $n$ je index lomu prostředí (pro atmosférická měření $n \approx 1$) a $t$ je změřená doba šíření. Veličina $d$ je pak vzdálenost předmětu.
 
Při měření se předpokládá homogenní prostředí, ve kterém se světlo šíří, nebo alespoň prostředí o určité známé efektivní hodnotě indexu lomu.
Pokud dále předpokládáme šíření bez rozptylu a absorpce s tím, že celý laserový signál zasáhne kompaktní měřený objekt, může být počet zpětně odražených a detekovaných fotonů přibližně vyjádřen vztahem (\ref{radarova_rovnice}).
Pokud dále předpokládáme šíření bez rozptylu a absorpce s tím, že celý laserový signál zasáhne kompaktní měřený objekt, může být počet zpětně rozptýlených a zároveňdetekovaných fotonů přibližně vyjádřen vztahem (\ref{radarova_rovnice}).
 
\begin{equation}
N \approx E \eta \frac{1}{R^2}r
310,10 → 310,18
 
Nejistota spouštění je časový parametr, který určuje velikost intervalu, během kterého může po náhodném čase od sepnutí laseru dojít k vygenerování světelného impulzu. Skutečnost, že tato doba není striktně konstantní, je dána mimo jiné například tím, že v laserovém oscilátoru vzniká stimulovaný světelný impulz na základě prvního uvolněného spontánního fotonu, k jehož uvolnění dochází v náhodném čase.
 
Pro jednoduchost konstrukce laserového vysílače je výhodné, když laser generuje impulsy se známým zpožděním, neboť pak není nutné měřit přesnou dobu, kdy vygenerovaný balík fotonů ve skutečnosti opustil vysílač.
Pro jednoduchost konstrukce laserového vysílače je výhodné, když laser generuje impulsy se známým zpožděním, neboť pak není nutné měřit přesnou dobu, kdy vygenerovaný balík fotonů ve skutečnosti opustil vysílač. (Toto chování je ilustrováno na obrázku \ref{jitter}.)
Vzhledem k plánovanému využití vysílače je asi rozumné požadovat, aby jitter spouštění byl maximálně srovnatelný s generovanou délkou pulsu.
Tento požadavek by byl nejlépe splnitelný pro polovodičový diodový laser. Ale vzhledem ke komplikovanější konstrukci \gls{DPSS} modulu není úplně zřejmé, zda je tohoto stavu možné dosáhnout.
Tento požadavek by byl nejlépe splnitelný pro polovodičový diodový laser. Ale vzhledem ke komplikovanější konstrukci \gls{DPSS} modulu není úplně zřejmé, zda je tohoto stavu možné dosáhnout.
 
\begin{figure}[htbp]
\begin{center}
\includegraphics[width=80mm]{./img/oscilogramy/jitter.png}
\caption{Zobrazení nejistoty spouštění laseru - modrá křivka znázorńuje čerpání a červená křivka je měřená intenzita výstupního impulzu složená z několika výstřelů laseru.}
\label{jitter}
\end{center}
\end{figure}
 
\chapter{Rozbor problému}
 
 
344,7 → 352,7
Po skončení čerpacího pulzu dochází k postupnému exponenciálnímu snižování výstupní intenzity vlivem nenulové doby života fotonů v rezonátoru. Toto chování je vysvětleno rychlostními rovnicemi popsanými v odstavci \ref{rychlostni_rovnice}.
 
\subsection{Q spínání}
V tomto režimu je krátký impulz generován tak, že optickému rezonátoru je nejdříve uměle snížena jakost, aby nemohlo dojít ke stimulované emisi fotonů, jako je tomu za běžného provozu rezonátoru. Následně je aktivní prostředí laseru načerpáno energií z vnějšího zdroje a v okamžiku nasycení je Q rezonátoru skokově zvýšeno. Tím dojde k definované stimulované emisi přes celou délku aktivního prostředí a k vygenerování impulzu s vysokou intensitou záření a energií koncentrovanou v čase. Délka takto vygenerovaného impulzu se pohybuje v řádu ns.
V tomto režimu je krátký impulz generován tak, že optickému rezonátoru je nejdříve uměle snížena jakost, aby nemohlo dojít ke stimulované emisi fotonů v rozsahu, jako je tomu za běžného provozu rezonátoru. Následně je aktivní prostředí laseru načerpáno energií z vnějšího zdroje a v okamžiku nasycení je Q rezonátoru skokově zvýšeno. Tím dojde k definované stimulované emisi přes celou délku aktivního prostředí a k vygenerování impulzu s vysokou intensitou záření a energií koncentrovanou v čase. Délka takto vygenerovaného impulzu se pohybuje v řádu ns.
 
\subsection{Synchronizace módů (Mode-locking)}
 
411,7 → 419,7
\label{equ_relaxacni_oscilace_pho}
\end{eqnarray}
 
Relaxační oscilace jsou tedy fundamentálním jevem, který je vysvětlený rychlostními rovnicemi. Ve značném množství aplikací ale jde o jev nežádoucí a proto se pokusy o jejich aktivní tlumení datují již do roku 1962 \cite{koechner}. K tomuto účelu byly využívány elementy v podobě Kerrovy cely, Pockelsovy cely nebo akusto-optické modulátory. Moderní diodově čerpané lasery s velmi nízkým šumem využívají monolitické konstrukce rezonátoru s konduktivním odvodem tepla a rychlou elektronickou zpětnou vazbu ovlivňující čerpání.
A empiricky popisují efekt relaxačních oscilací. Ve značném množství aplikací ale jde o jev nežádoucí a proto se pokusy o jejich aktivní tlumení datují již do roku 1962 \cite{koechner}. K tomuto účelu byly využívány elementy v podobě Kerrovy cely, Pockelsovy cely nebo akusto-optické modulátory. Moderní diodově čerpané lasery s velmi nízkým šumem využívají monolitické konstrukce rezonátoru s konduktivním odvodem tepla a rychlou elektronickou zpětnou vazbu ovlivňující čerpání.
 
\subsection{Spínání impulzu ziskem}