Системи стабілізації поля зору сучасних танкових прицілів

Дипломная работа - Компьютеры, программирование

Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование

Скачать Бесплатно!
Для того чтобы скачать эту работу.
1. Подтвердите что Вы не робот:
2. И нажмите на эту кнопку.
закрыть



ійних з'єднувачів, поляризаторів, фільтрів, фазових модуляторів та інших елементів, побудованих безпосередньо на одномодовому оптичному волокні.

Збереження поляризації досягають спеціальними методами виготовлення одномодового волокна: методом індуктованого двопроменезаломлення матеріалу волокна, або методом введення геометричної еліптичності в осерді волокна, або комбінацією цих двох методів.

Як світловий випромінювачи в конструкціях ВОГ використовують, як правило, напівпровідникові лазери (лазерні діоди - ЛД), світлодіоди (СД) і суперлюмінісцентні діоди (СЛД).

ЛД привабливі для виготівників ВОГ малими габаритами і масою, високим коефіцієнтом корисної дії, твердотільною конструкцією, прямим струмовим накачуванням і малою вартістю. Шляхом уведення різних домішок у матеріал напівпровідника ЛД можна перекривати необхідний діапазон довжин хвиль випромінювання.

СД у порівнянні з ЛД простіші в конструктивному виконанні, володіють меншою температурною залежністю потужності випромінювання і мають високі показники надійності. СД генерують некогерентне випромінювання і спектральний розподіл лінії випромінювання принаймні на порядок ширше за лінію випромінювання ЛД. Широкий спектр випромінювання СД дуже сприятливий для ВОГ, оскільки за рахунок малої довжини когерентності дозволяє компенсувати вплив ефекту Керра і зворотнього релеєвского розсіяння. Але коефіцієнт введення випромінювання СД в світловоди з низькою числовою апертурою значно менше, ніж для ЛД.

СЛД знаходяться в проміжку між ЛД і СД. СЛД - це лазерний діод з ширшою смугою переходу для генерації більшого числа типів коливань (мод) і противідбивним покриттями граней. Відомо, що у звичайного інжекційного лазерного діода ширина спектру випромінювання складає 0,01.0,1 нм, а в суперлюмінісцентному діоді 20.50 нм. Тому СЛД використовуються в багатьох конструкціях ВОГ завдяки достатньо гарною сполученості зі світловодом - майже такой, яка досягається у ЛД із застосуванням додаткових лінз для належного фокусування світла. Це необхідно для того, щоб випромінювач інжектував в одномодовий волоконний світловід достатню оптичну потужність, близько 100 і більше мікроват.

Фотодетектор ВОГ перетворює оптичну інтерференційну картину на його вході у вихідний електричний сигнал. Оскільки інтенсивність інтерференційного оптичного сигналу залежить від співвідношення фаз двох променів, що інтерферують, амплітуда електричного сигналу, лінійно пов'язана з інтенсивністю оптичного сигналу, відображає згадані фазові співвідношення. У свою чергу, відповідно до ефекту Саньяка, різниця фаз двох променів пропорційна кутовій швидкості обертання ВОГ. Ця специфіка застосування фотодетектора у ВОГ накладає певні вимоги на параметри і характеристики фотодетектора. Перш за все фотодетектор повинен володіти дуже високою чутливістю або високим дозволом з тим, щоб "відчувати" такі градаційні зміни інтенсивності випромінювання, які відповідають різниці оптичних коливань порядку 10-7 рад, що еквівалентно кутовій швидкості обертання ВОГ приблизно 10-2.10-3 град/год.

Для суттєвого підвищення чутливості до малих змін інформативного параметру, тобто фази Саньяка, у волоконний контур розміщують фазовий модулятор, який дає взаємний зсув π/2 між двома променями, які рухаються протилежно. В такій схемі інтенсивність випромінювання на фотодетекторі при малих кутових швидкостях змінюється лінійно. У разі нехтування постійною складовою вихідного струму і введення фазового зсуву π/2 вихідний струм фотодетектора при малих значеннях зміни фази Саньяка Δφс визначається із виразу:

 

, (3.14)

 

де Dф =ηq/ηf - коефіцієнт перетворення фотодетектора;

η - квантова ефективність фотодетектора;

q - заряд електрона;

f - частота оптичного випромінювання.

Таким чином, значення вихідного струму фотодетектора прапорційно фазі Саньяка, яка в свою чергу, прапорційна кутовій швидкості обертання волоконного контура (основи).

Виявлення кутової швидкості обертання волоконного контура значенням 1 град/год вимагає реєстрації фази (різниці фаз променів, які рухаються на зустріч) з роздільною здатністю порядка 10-5 рад.

Фотодетектор також повинен забезпечувати необхідний динамічний діапазон і швидкодію, відповідати умовам сумісності зі світловодами і електронними пристроями, споживати малу енергію, мати малі габарити і масу, бути дешевим. Спектральна характеристика фотодетектора повинна бути узгоджена з довжиною хвилі світлового випромінювача. Окрім цього характеристики фотодетектора повинні бути якнайменше залежні від змін навколишніх умов (температура, вібрація, удари тощо).

Указаним вимогам у даний час найповніше відповідають твердотілі напівпровідникові фотодіоди (ФД), р-i-n-фотодіоди і лавинні фотодіоди (ЛФД).

ФД властиві якісна спектральна і інтегральна чутливість, вони володіють високою квантовою ефективністю і малою інерційністю, параметри ФД стабільні в часі. Принцип роботи ФД заснований на фотовольтовому ефекті, який полягає в тому, що під час опромінювання неоднорідного напівпровідника світлом виникає фотострум (або фото-ЕДС). ФД сконструйовані на основі

р-n переходів, а фотозбуджені електрони і дірки, області переходу, що утворюються усередині, і в об'ємі напівпровідника дифундують до переходу, утворюючи фотострум.

Для утворення вільної електронно-діркової пари з обох боків від p-n-перехода необхідно, щоб енергія

s