הסבר מפורט על מקור האור של מד הטווח הפוטואלקטרי הפאזה
מקורות האור של מגדיר טווח השלב כוללים בעיקר דיודות גליום ארסניד (GaAs) ולייזרי גז הליום-ניאון (He-Ne). הראשון משמש בדרך כלל במאגרי טווח קצר, והאחרון משמש במאגרי טווח בינוני וארוך. להלן מבוא לשני מקורות האור הללו.
(1) דיודת גליום ארסניד (GaAs).
דיודת גליום ארסניד (GaAs) היא דיודת קריסטל. כמו דיודה נפוצה, יש לה גם צומת בפנים, כפי שמוצג באיור {{0}}. ההתנגדות שלו קדימה קטנה וההתנגדות ההפוכה שלו גדולה. כאשר מוזרק זרם חזק בכיוון קדימה, אור אינפרא אדום עם אורך גל בין 0.72 ל-0.94 מ' יבקע מהצומת, ועוצמת האור הנפלט תשתנה עם גודל הזרם המוזרק, כך שניתן לשנות אותו בפשטות על ידי שינוי זרם ההזנה. אפנון הפלט של עוצמת האור הוא מה שנקרא "אפנון זרם ישר". זה מאוד משמעותי עבור מד הטווח לשימוש כמקור אור, מכיוון שהוא יכול לווסת ישירות את עוצמת האור, ואין צורך לצייד מאפנן במבנה מורכב וצריכת חשמל גבוהה. בנוסף, בהשוואה למקורות אור אחרים, למקור האור של דיודת גליום ארסניד יש את היתרונות של גודל קטן, קל משקל, מבנה מוצק וללא חשש מרטט, דבר המסייע למזעור וניידות של מד הטווח.
(2) לייזר גז Helium-Ne (He-Ne).
לייזר גז הליום-ניאון מורכב מצינור פריקה, ספק כוח עירור וחלל תהודה. צינור הפריקה הוא צינור קריסטל בקוטר פנימי של מספר מילימטרים. הצינור מלא בגז מעורב של הליום וניאון. אורך הצינור נע בין סנטימטרים בודדים לעשרות סנטימטרים. ככל שהצינור ארוך יותר, הספק המוצא גבוה יותר. חלונות ברוסטר בעיבוד אופטי מותקנים בשני קצוות הצינור. כוח העירור יכול להשתמש בדרך כלל בשיטות פריקת חשמל DC, AC או בתדר גבוה. נכון לעכשיו, שיטת פריקת כוח DC נמצאת בשימוש הכי גדול, והיתרון שלה הוא שתפוקת הלייזר יציבה. חלל התהודה מורכב משתי מראות כדוריות, שאחת מהן משקפת לחלוטין והשנייה שקופה חלקית. השידור שלו הוא 2 אחוז, כלומר, ההשתקפות היא עדיין 98 אחוז.
אטום ההליום בצינור הפריקה, תחת עירור של ספק כוח העירור, קופץ ללא הרף לרמת אנרגיה גבוהה. כאשר הוא מתנגש באטום הניאון, האנרגיה מועברת ברציפות לאטום הניאון, כך שאטום הניאון קופץ ללא הרף לרמת אנרגיה גבוהה, והוא חוזר לרמת האנרגיה הגבוהה. לרמת הבסיס. במקביל, תחת עירור של פוטונים, אטומי הניאון ברמת האנרגיה הגבוהה מעוררים להקרין חזרה לרמת האנרגיה הבסיסית, ופוטונים חדשים מיוצרים בזמן זה. באופן כללי, רוב הפוטונים יזנקו החוצה דרך דופן הצינור או ייספגו בדופן הצינור, ורק הפוטונים לאורך ציר דופן הצינור ישתקפו הלוך ושוב בין שתי המראות, וכתוצאה מכך קרינה מתמשכת והגברה של האור. .
חלון ברוסטר הוא לוח קריסטל מלוטש במיוחד, והזווית בין הנורמלי של משטח החלון לציר הצינור נקראת זווית ברוסטר. זווית זו משתנה עם חומר החלון, במקרה של חלונות קריסטל היא שווה בערך ל-56o. כאשר גל האור נופל על החלון לאורך ציר הצינור, מרכיב הרטט החשמלי של גל האור לאורך משטח הנייר (מסומן על ידי החץ באיור) ישודר לחלוטין מבלי להשתקף; בעוד הרכיב לאורך הכיוון הניצב למשטח הנייר (מסומן על ידי החץ באיור) הנקודות השחורות) מוחזרות, כך שהאור הנותר הוא אור מקוטב ליניארי הרוטט לאורך הנייר. לאחר מכן, סוג זה של אור רץ הלוך ושוב בחלל התהודה, מכיוון שלפוטונים שזה עתה נולדו של קרינה מגורה יש את אותו כיוון רטט כמו הפוטונים המקוריים, כלומר, האור המצטבר הוא תמיד אור מקוטב ליניארי הרוטט לאורך הכיוון. של הנייר, לכן, בכל פעם שהם עוברים הלוך ושוב דרך חלון ברוסטר, כמעט כולם עוברים עם מעט אובדן אור.
הלייזר המצויד בחלון ברוסטר מוציא ישירות אור מקוטב ליניארי, כך שקבוצת המאפננים הפוטואלקטריים אינה זקוקה למקטב, ובכך נמנעת האור הנכנס של המאפנן הכללי, הגורם לכ-50 אחוז אובדן עוצמת האור עקב מעבר דרך המקטב. פגמים. לכן, הטווח המרבי של מגדיר הטווח המצויד בלייזר לעיל יכול להגיע ל-40-50 ק"מ.
ללייזר הנפלט מלייזר גז הליום-ניאון יש תדר ופאזה יציבים מאוד, כיווניות גבוהה ופליטת פליטה מתמשכת, ולכן הוא נמצא בשימוש נרחב בטווחי לייזר, קולימציה, תקשורת והולוגרפיה. עם זאת, ללייזר גז הליום-ניאון יש גם חסרונות, כלומר היעילות נמוכה מאוד, והיחס בין הספק המוצא שלו להספק המבוא הוא באלפית בלבד. לכן, הספק הפלט של הלייזר במד הטווח של הלייזר הוא רק כ-2-5mW.
