Subversion Repositories svnkaklik

Výstupní záření vycházející z optického rezonátoru je ideálně pouze 532nm, které je kolimováno do výstupního svazku s divergencí menší než 0,5mrad.

Výstupní záření vycházející z optického rezonátoru je ideálně pouze 532nm, které je kolimováno do výstupního svazku s divergencí menší než 0,5mrad.

Vzhledem k přesnosti výroby a poměrně vysokých výkonů koherentního čerpání je na výstup laseru ještě z bezpečnostních důvodů zařazen IR filtr, který odstraní případné zbytky čerpacího záření, nebo nezkonvertované záření 1064nm vycházející z rezonátoru.  

Vzhledem k přesnosti výroby a poměrně vysokých výkonů koherentního čerpání je na výstup laseru ještě z bezpečnostních důvodů zařazen IR filtr, který odstraní případné zbytky čerpacího záření, nebo nezkonvertované záření 1064nm vycházející z rezonátoru.  

\begin{figure}[htbp]

\begin{figure}[htbp]

\caption{Promítané stopy svazků ve vzdálenosti 20m od modulu. Vlevo modul 5mW, napravo varianta 20mW. Měřítko vpravo dole má rozměr 0,5mrad.}

\caption{Promítané stopy svazků ve vzdálenosti 20m od modulu. Vlevo modul 5mW, napravo varianta 20mW. Měřítko vpravo dole má rozměr 0,5mrad.}

\label{laser_module}

\label{laser_module}

\end{figure}

\end{figure}

Pro oba typy testovaných modulů byl změřen profil svazku ve vzdálené zóně. Měření bylo provedeno zaměřením modulu na 20m vzdálenou stěnu  a vyfotografováním vzniklé stopy společně se stupnicí dělenou po mm, bylo možné zkalibrovat úhlové rozlišení snímku.  Jas snímků kalibrován není a obrázek tak proto dává přibližnou představu pouze o rozbíhavosti svazků. 

Pro oba typy testovaných modulů byl změřen profil svazku ve vzdálené zóně. Měření bylo provedeno zaměřením modulu na 20m vzdálenou stěnu  a vyfotografováním vzniklé stopy společně se stupnicí dělenou po mm, bylo možné zkalibrovat úhlové rozlišení snímku.  Jas snímků kalibrován není a obrázek tak proto dává přibližnou představu pouze o rozbíhavosti svazků. 

Naměřené hodnoty 0,2x0,3mrad a  0,15x0,2 lze považovat spíše za horní hranice rozbíhavosti pro tovární nastavení, neboť modul byl před měřením několikrát rozebrán z důvodu průzkumu jeho obsahu, což mělo negativní vliv na přesnost jeho kolimace. Nejlepší naměřená hodnota 0,15mrad je však v podstatě shodná s teoretickým difrakčním limitem odvozeným z rozměrů laseru viz. kapitola \ref{parametry_modulu}.    

Naměřené hodnoty 0,2x0,3mrad a  0,15x0,2 lze považovat spíše za horní hranice rozbíhavosti pro tovární nastavení, neboť modul byl před měřením několikrát rozebrán z důvodu průzkumu jeho obsahu, což mělo negativní vliv na přesnost jeho kolimace. Nejlepší naměřená hodnota 0,15mrad je však v podstatě shodná s teoretickým difrakčním limitem odvozeným z rozměrů laseru viz. kapitola \ref{parametry_modulu}.    

Všechny tyto běžně dostupné moduly jsou válcové o průměru (11,9 $\pm$ 0,1)mm délky 40mm (5mW) nebo 35mm (5mW). Na výstupní části je 10mm dlouhé osazení  s jemným závitem M8 respektive M10. Výstupní apertura modulů je 3,9mm. Průměr svazku na výstupní apertuře je ale pouze 2,3mm (změřeno posuvným měřítkem).

Všechny tyto běžně dostupné moduly jsou válcové o průměru (11,9 $\pm$ 0,1)mm délky 40mm (5mW) nebo 35mm (5mW). Na výstupní části je 10mm dlouhé osazení  s jemným závitem M8 respektive M10. Výstupní apertura modulů je 3,9mm. Průměr svazku na výstupní apertuře je ale pouze 2,3mm (změřeno posuvným měřítkem).

Z těchto parametrů lze tak podle výrazu \ref{difrakcni_limit} určit difrakčně limitovanou minimální divergenci svazku, která je $\sim$ 0,15mrad.   

Z těchto parametrů lze tak podle výrazu \ref{difrakcni_limit} určit difrakčně limitovanou minimální divergenci svazku, která je $\sim$ 0,15mrad.   

\begin{figure}[htbp]

\begin{figure}[htbp]

\caption{Použité testovací DPSSFD moduly 5mW (vlavo) a 20mW (vpravo).}

\caption{Použité testovací DPSSFD moduly 5mW (vlavo) a 20mW (vpravo).}

\label{laser_module}

\label{laser_module}

\end{figure} 

\end{figure} 

\end{figure} 

\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.   

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.   

\begin{figure}[htbp]

\begin{figure}[htbp]

\includegraphics[height=80mm]{./img/detektor.JPG}

\includegraphics[height=80mm]{./img/detektor.JPG}

\includegraphics[height=80mm]{./img/detektor_opened.JPG}

\includegraphics[height=80mm]{./img/detektor_opened.JPG}

\caption{Realizovaný detektor časového průběhu záření}

\caption{Realizovaný detektor časového průběhu záření}

\label{realizace_detektoru}

\label{realizace_detektoru}

\end{figure} 

\end{figure} 

\section{Relaxační kmity LASERu}

\section{Relaxační kmity LASERu}

Během měření charakteristik modulů na zkonstruovaném zdroji proudu bylo zjištěno, že existuje pracovní oblast, kde dochází k samovolné pulzní modulaci výstupního záření. Tato oblast se nachází těsně nad prahem laserové generace. A lze jí nalézt postupným zvyšováním čerpacího výkonu a sledováním časové charakteristiky výstupního záření. 

Během měření charakteristik modulů na zkonstruovaném zdroji proudu bylo zjištěno, že existuje pracovní oblast, kde dochází k samovolné pulzní modulaci výstupního záření. Tato oblast se nachází těsně nad prahem laserové generace. A lze jí nalézt postupným zvyšováním čerpacího výkonu a sledováním časové charakteristiky výstupního záření. 

Jednou z uvažovaných konstrukčních variant vysílače pro laserový dálkoměr bylo využití těchto autonomních kmitů laseru, jako zdroje vhodných laserových impulzů. Ovšem vzhledem k nestabilitě tohoto režimu by tato možnost vyžadovala detekci nestabilního stavu regulačním obvodem, čehož by bylo zřejmě pravděpodobně možné dosáhnout Fourierovým rozkladem výstupního signálu a analýzou frekvenčních komponent. Ale vzhledem k faktu, že průběhy generované jednotlivými typy laserů nejsou naprosto identické, tak by byla tato cesta velmi komplikovaná. 

Jednou z uvažovaných konstrukčních variant vysílače pro laserový dálkoměr bylo využití těchto autonomních kmitů laseru, jako zdroje vhodných laserových impulzů. Ovšem vzhledem k nestabilitě tohoto režimu by tato možnost vyžadovala detekci nestabilního stavu regulačním obvodem, čehož by bylo zřejmě pravděpodobně možné dosáhnout Fourierovým rozkladem výstupního signálu a analýzou frekvenčních komponent. Ale vzhledem k faktu, že průběhy generované jednotlivými typy laserů nejsou naprosto identické, tak by byla tato cesta velmi komplikovaná. 

Z tohoto důvodu bylo zvoleno méně komplikované řešení - generování impulzů pulzním čerpáním a využití techniky spínání ziskem. 

Z tohoto důvodu bylo zvoleno méně komplikované řešení - generování impulzů pulzním čerpáním a využití techniky spínání ziskem. 

\begin{figure}[htbp]

\begin{figure}[htbp]

\caption{Časové průběhy výstupních impulzů laseru pro 20mW modul s vhodně nastaveným pracovním bodem.}

\caption{Časové průběhy výstupních impulzů laseru pro 20mW modul s vhodně nastaveným pracovním bodem.}

\label{realizace_detektoru}

\label{realizace_detektoru}

\end{figure} 

\end{figure} 

\begin{figure}[htbp]

\begin{figure}[htbp]

\caption{Průběh výstupních impulzů v případě použití 5mW verze modulu.}

\caption{Průběh výstupních impulzů v případě použití 5mW verze modulu.}

\label{realizace_detektoru}

\label{realizace_detektoru}

\end{figure} 

\end{figure} 

Těchto autonomně generovaných průběhů bylo možné dosáhnout již s původním regulačním obvodem. Avšak vzhledem k tomu, že ten je výkonově poddimenzován, tak nebylo přípustné modul takovým způsobem používat delší dobu.  

Těchto autonomně generovaných průběhů bylo možné dosáhnout již s původním regulačním obvodem. Avšak vzhledem k tomu, že ten je výkonově poddimenzován, tak nebylo přípustné modul takovým způsobem používat delší dobu.  

Aby bylo možné uvažovat o použití těchto laserových modulů, jako laserového dálkoměru je z výše popsaných důvodů nutné změnit způsob řízení laserového systému.  

Aby bylo možné uvažovat o použití těchto laserových modulů, jako laserového dálkoměru je z výše popsaných důvodů nutné změnit způsob řízení laserového systému.  

\subsection{Stabilizovaný zdroj proudu}

\subsection{Stabilizovaný zdroj proudu}

\begin{figure}[htbp]

\begin{figure}[htbp]

\caption{Aparatura použitá pro měření intenzity optického výstupu v závislosti na budícím proudu.}

\caption{Aparatura použitá pro měření intenzity optického výstupu v závislosti na budícím proudu.}

\label{proudovy_zdroj}

\label{proudovy_zdroj}

\end{figure} 

\end{figure} 

Stabilizovaný zdroj proudu byl jedním z prvních pokusů o zlepšení parametrů stávajícího řízení. Je zkonstruován opět jako lineární zdroj , ale jako výstupní budič je použit výkonový operační zesilovač L165. Proud je stabilizován udržováním napěťového úbytku na měřícím odporu. Tato hodnota je nastavována odporovým děličem ze zdroje referenčního napětí LM431.   

Stabilizovaný zdroj proudu byl jedním z prvních pokusů o zlepšení parametrů stávajícího řízení. Je zkonstruován opět jako lineární zdroj , ale jako výstupní budič je použit výkonový operační zesilovač L165. Proud je stabilizován udržováním napěťového úbytku na měřícím odporu. Tato hodnota je nastavována odporovým děličem ze zdroje referenčního napětí LM431.   

Schéma zkonstruovaného pulzního budiče je uvedeno v příloze.

Schéma zkonstruovaného pulzního budiče je uvedeno v příloze.

Plošný spoje modulu je navržen tak, aby umožnil přímé osazení laserovým modulem s odebranou původní elektronikou. Laserová dioda je zaletována přímo do plošného spoje a tělo modulu je kvůli lepší mechanické stabilitě přilepeno k plošnému spoji modulu \ref{LDD_PCB}.

Plošný spoje modulu je navržen tak, aby umožnil přímé osazení laserovým modulem s odebranou původní elektronikou. Laserová dioda je zaletována přímo do plošného spoje a tělo modulu je kvůli lepší mechanické stabilitě přilepeno k plošnému spoji modulu \ref{LDD_PCB}.

\begin{figure}[htbp]

\begin{figure}[htbp]

\caption{Návrh plošného spoje pulsního budiče čerpací diody}

\caption{Návrh plošného spoje pulsního budiče čerpací diody}

\label{LDD_PCB}

\label{LDD_PCB}

\end{figure} 

\end{figure} 

Modul má s ohledem na možný další vývoj  laserových diod možnost zapojit diody s různými typy konfigurace vývodů z pouzdra. Nejběžnější   konfigurace vývodů laserové a monitorovací diody jsou znázorněny na obrázku   

Modul má s ohledem na možný další vývoj  laserových diod možnost zapojit diody s různými typy konfigurace vývodů z pouzdra. Nejběžnější   konfigurace vývodů laserové a monitorovací diody jsou znázorněny na obrázku   

\begin{figure}[htbp]

\begin{figure}[htbp]

\begin{center}

\begin{center}

\caption{Běžné typy konfigurace vnitřního zapojení polovodičových laserů}

\caption{Běžné typy konfigurace vnitřního zapojení polovodičových laserů}

\label{LD_diody}

\label{LD_diody}

\end{center}

\end{center}

\end{figure}

\end{figure}