Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,252

АПАРАТНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ПРИЁМНО-ИЗЛУЧАЮЩЕГО ТРАКТА ОПТИЧЕСКОГО РАДАРА С ВЫСОКИМ ПРОСТРАНСТВЕННЫМ РАЗРЕШЕНИЕМ

Лукъянов С.П, Шошин Е.Л, Демко А.И., Захарова Н.Н.

В настоящее время на рынке полупроводниковых элементов появились импульсные лазерные излучатели мощностью (100 - 350) Вт, способные формировать в инфракрасном диапазоне световые импульсы длительностью (1-10) нс при зондировании малых по размерам оптических неоднородностей атмосферы. Для накачки таких электронных приборов требуется обеспечить значительный импульсный ток  на нелинейной нагрузке, в качестве которой выступает  лазерный диод. С целью решения возникших задач по реализации импульсного режима работы радара  и были проведены исследования, ориентированные на применение перспективной современной элементной базы. В основу генератора накачки лазерных излучателей были положены схемные и конструкторские решения на базе модифицированных отечественных S-диодов, которые дорабатывались производителем по предложению авторов. 

В состав аппаратной реализации генератора мощных наносекундных импульсов накачки вошли следующие функциональные узлы:

-  генератор последовательности импульсов ( вырабатывает импульсы с регулируемой частотой 500...10000 Гц и при работе может синхронизироваться внешним устройством с ТТЛ уровнем при частоте синхроимпульсов выше внутренней частоты генератора);

-  формирователь синхроимпульса (вырабатывает импульс отрицательной полярности ТТЛ уровня для синхронизации внешних устройств);

-  электронная линия задержки 1 (предназначена для задержки выходного импульса относительно синхроимпульса для компенсации «мертвого» времени осциллографа);

-  формирователь длительности высоковольтного импульса (предназначен для управления мощным ключевым каскадом);

-  ключевой каскад (вырабатывает импульсы тока для высоковольтного трансформатора-преобразователя);

-  формирователь выходного импульса (содержит емкостной накопитель и высоковольтный коммутатор и вырабатывает мощный наносекундный импульс тока);

-  преобразователь напряжения (вырабатывает напряжение для создания необходимой величины импульса смещения);

-  электронная линия задержки 2 (предназначена для задержки импульса смещения относительно синхроимпульса);

-  формирователь длительности импульса смещения (предназначен для управления длительностью импульса смещения);

-  импульсный ключ вырабатывает импульс смещения заданной амплитуды и длительности.

Для обеспечения приема оптических импульсов наносекундной длительности были проведены поиски схемных решений с использованием быстродействующих арсенид-галиевых фотодиодов отечественного и зарубежного производства.

Разработанный авторами макет оптического радара показал следующие характеристики:

1.электрический сигнал на выводах лазера -  длительность импульса смещения  100 нс, амплитуда импульса смещения 25В, длительность выходного электрического импульса на уровне 0,5 от максимума амплитуды  4 нс, амплитуда импульса управления на выводах лазера 102 В.

2.оптический сигнал на выходе фотоприёмного устройства -  длительность импульса 7 нс, длительность переднего фронта при измерении фотоприемником с полосой пропускания 200 МГц не более 2 нс.

Полоса пропускания фотоприёмника по уровню -3дБ при изменении глубины обратной связи составила от 150 до 270 МГц, при этом, коэффициент усиления приёмника характеризовался значениями  в интервале от 50 до 58 дБ. При отношении сигнал/шум 10 дБ динамический диапазон входного сигнала приёмника составил 40 дБ.

Измерение шумовых характеристик фотоприёмного устройства проводилось с помощью цифрового осциллографа GDS840C c полосой пропускания 250 МГц. Ширина шумовой дорожки на выходе фотоприемника при изменении глубины отрицательной обратной связи характеризовалась значениями в интервале от 1,3 до 2,5 мВ.

Проведенные исследования показали возможность создания наносекундного оптического радара, пригодного для измерений с высоком разрешением неоднородностей воздушной среды и высокоточного измерения дальности. При этом, реализация схемы накачки полупроводникового лазерного излучателя на базе S-диода позволяет сформировать импульсный ток со значением ~ 40 А на нагрузке 1,5-2 Ом.


Библиографическая ссылка

Лукъянов С.П, Шошин Е.Л, Демко А.И., Захарова Н.Н. АПАРАТНАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ ПРИЁМНО-ИЗЛУЧАЮЩЕГО ТРАКТА ОПТИЧЕСКОГО РАДАРА С ВЫСОКИМ ПРОСТРАНСТВЕННЫМ РАЗРЕШЕНИЕМ // Фундаментальные исследования. – 2007. – № 12-2. – С. 367-368;
URL: http://www.fundamental-research.ru/ru/article/view?id=4253 (дата обращения: 17.10.2017).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.094