คำอธิบายโดยละเอียดเกี่ยวกับแหล่งกำเนิดแสงของเฟสโฟโตอิเล็กทริกเรนจ์ไฟน์เดอร์

คำอธิบายโดยละเอียดเกี่ยวกับแหล่งกำเนิดแสงของเฟสโฟโตอิเล็กทริกเรนจ์ไฟน์เดอร์

แหล่งกำเนิดแสงของเครื่องวัดระยะเฟสส่วนใหญ่ประกอบด้วยไดโอดแกลเลียมอาร์เซไนด์ (GaAs) และเลเซอร์ก๊าซฮีเลียม-นีออน (He-Ne) โดยทั่วไปแล้วแบบแรกจะใช้ในอุปกรณ์ค้นหาระยะใกล้ และแบบหลังจะใช้ในอุปกรณ์ค้นหาระยะกลางและระยะไกล ต่อไปนี้เป็นข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับแหล่งกำเนิดแสงทั้งสองนี้

(1) ไดโอดแกลเลียมอาร์เซไนด์ (GaAs)

ไดโอดแกลเลียมอาร์เซไนด์ (GaAs) เป็นไดโอดคริสตัล เช่นเดียวกับไดโอดทั่วไป มีจุดแยกภายใน ดังรูป {{0}} ความต้านทานไปข้างหน้ามีขนาดเล็กและความต้านทานย้อนกลับมีขนาดใหญ่ เมื่อกระแสไฟแรงพุ่งไปในทิศทางไปข้างหน้า แสงอินฟราเรดที่มีความยาวคลื่นระหว่าง 0.72 ถึง 0.94 ม. จะโผล่ออกมาจากทางแยก และความเข้มของแสงที่ปล่อยออกมาจะแปรผันตามขนาดของกระแสที่ฉีดเข้าไป ดังนั้นจึงสามารถเปลี่ยนแปลงได้ง่าย ๆ โดยการเปลี่ยนฟีดปัจจุบัน การมอดูเลตเอาต์พุตของความเข้มแสงเรียกว่า "การมอดูเลตกระแสตรง" สิ่งนี้มีประโยชน์มากสำหรับการใช้เรนจ์ไฟนเดอร์เป็นแหล่งกำเนิดแสง เนื่องจากสามารถปรับความเข้มของแสงได้โดยตรง และไม่จำเป็นต้องติดตั้งโมดูเลเตอร์ที่มีโครงสร้างซับซ้อนและกินไฟสูง นอกจากนี้ เมื่อเทียบกับแหล่งกำเนิดแสงอื่นๆ แหล่งกำเนิดแสงไดโอดแกลเลียมอาร์เซไนด์มีข้อดีคือขนาดที่เล็ก น้ำหนักเบา โครงสร้างแข็งแรง และไม่ต้องกลัวการสั่นสะเทือน ซึ่งเอื้อต่อการย่อขนาดและพกพาได้ของเครื่องหาระยะ

(2) เลเซอร์ก๊าซฮีเลียม-เน (He-Ne)

เลเซอร์ก๊าซฮีเลียม-นีออนประกอบด้วยท่อปล่อย แหล่งจ่ายไฟกระตุ้น และโพรงเรโซแนนซ์ ท่อจ่ายเป็นท่อคริสตัลที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายในหลายมิลลิเมตร หลอดบรรจุด้วยก๊าซฮีเลียมและนีออนผสมกัน ความยาวของท่อแตกต่างกันไปตั้งแต่ไม่กี่เซนติเมตรไปจนถึงหลายสิบเซนติเมตร ยิ่งหลอดยาวเท่าไร กำลังขับก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น มีการติดตั้งหน้าต่าง Brewster ที่มีความแม่นยำทางแสงที่ปลายท่อทั้งสองด้าน พลังงานกระตุ้นโดยทั่วไปสามารถใช้ DC, AC หรือวิธีการจ่ายพลังงานความถี่สูง ปัจจุบัน วิธีการปล่อยพลังงานไฟฟ้ากระแสตรงถูกใช้มากที่สุด และข้อดีของมันคือ เลเซอร์เอาท์พุตมีความเสถียร ช่องเรโซแนนซ์ประกอบด้วยกระจกทรงกลม 2 ชิ้น ชิ้นหนึ่งสะท้อนแสงได้ทั้งหมด และอีกชิ้นโปร่งใสบางส่วน การส่งผ่านของมันคือ 2 เปอร์เซ็นต์ นั่นคือการสะท้อนแสงยังคงเป็น 98 เปอร์เซ็นต์

อะตอมของฮีเลียมในท่อปล่อยภายใต้การกระตุ้นของแหล่งจ่ายไฟกระตุ้นจะกระโดดขึ้นสู่ระดับพลังงานสูงอย่างต่อเนื่อง เมื่อชนกับอะตอมของนีออน พลังงานจะถูกถ่ายโอนไปยังอะตอมของนีออนอย่างต่อเนื่อง เพื่อให้อะตอมของนีออนกระโดดอย่างต่อเนื่องไปยังระดับพลังงานสูง และกลับสู่ระดับพลังงานสูง ถึงระดับฐาน ในเวลาเดียวกัน ภายใต้การกระตุ้นของโฟตอน อะตอมของนีออนที่ระดับพลังงานสูงจะถูกกระตุ้นให้แผ่รังสีกลับไปยังระดับพลังงานพื้นฐาน และโฟตอนใหม่จะถูกสร้างขึ้นในเวลานี้ โดยทั่วไปแล้ว โฟตอนส่วนใหญ่จะกระโจนออกมาทางผนังท่อหรือถูกดูดกลืนโดยผนังท่อ และเฉพาะโฟตอนตามแกนของผนังท่อเท่านั้นที่จะสะท้อนกลับไปกลับมาระหว่างกระจกทั้งสอง ส่งผลให้เกิดการแผ่รังสีและการขยายของแสงอย่างต่อเนื่อง .

หน้าต่าง Brewster เป็นแผ่นคริสตัลขัดเงาอย่างดี และมุมระหว่างพื้นผิวปกติของหน้าต่างกับแกนของท่อเรียกว่า มุม Brewster มุมนี้จะแตกต่างกันไปตามวัสดุของหน้าต่าง ในกรณีของหน้าต่างคริสตัล จะมีค่าประมาณเท่ากับ 56o เมื่อคลื่นแสงตกกระทบบนหน้าต่างตามแกนของท่อ ส่วนประกอบของการสั่นสะเทือนทางไฟฟ้าของคลื่นแสงตามพื้นผิวกระดาษ (ระบุโดยลูกศรในรูป) จะถูกส่งอย่างสมบูรณ์โดยไม่ถูกสะท้อน ในขณะที่ส่วนประกอบในทิศทางตั้งฉากกับพื้นผิวกระดาษ (ระบุโดยลูกศรในรูป) จุดสีดำ) จะสะท้อน เพื่อให้แสงที่เหลือเป็นแสงโพลาไรซ์เชิงเส้นที่สั่นไปตามกระดาษ หลังจากนั้นแสงแบบนี้จะวิ่งไปมาในช่องเรโซแนนซ์ เนื่องจากโฟตอนที่เกิดใหม่จากการแผ่รังสีกระตุ้นมีทิศทางการสั่นเหมือนกับโฟตอนเดิม กล่าวคือ แสงที่สะสมจะเป็นแสงโพลาไรซ์เชิงเส้นสั่นตามทิศทางเสมอ ของกระดาษ ดังนั้น เมื่อใดก็ตามที่พวกเขากลับไปกลับมาทางหน้าต่างบรูว์สเตอร์ พวกเขาเกือบทั้งหมดจะผ่านเข้ามาโดยสูญเสียแสงเพียงเล็กน้อย

เลเซอร์ที่ติดตั้งช่อง Brewster จะส่งแสงโพลาไรซ์เชิงเส้นออกมาโดยตรง ดังนั้นกลุ่มโมดูเลเตอร์โฟโตอิเล็กทริกจึงไม่จำเป็นต้องใช้โพลาไรเซอร์ ดังนั้นจึงหลีกเลี่ยงแสงตกกระทบของโมดูเลเตอร์ทั่วไป ซึ่งทำให้สูญเสียความเข้มของแสงประมาณ 50 เปอร์เซ็นต์เนื่องจากการผ่านโพลาไรเซอร์ ข้อบกพร่อง ดังนั้น ระยะสูงสุดของเครื่องวัดระยะที่ติดตั้งเลเซอร์ข้างต้นสามารถไปถึง 40-50กม.

เลเซอร์ที่ปล่อยออกมาจากเลเซอร์ก๊าซฮีเลียม-นีออนมีความถี่และเฟสที่เสถียรมาก มีทิศทางสูง และมีการแผ่รังสีอย่างต่อเนื่อง ดังนั้นจึงใช้กันอย่างแพร่หลายในการกำหนดขอบเขตของเลเซอร์ การเทียบเคียง การสื่อสาร และโฮโลแกรม อย่างไรก็ตาม เลเซอร์ก๊าซฮีเลียม-นีออนก็มีข้อเสียเช่นกัน นั่นคือ ประสิทธิภาพต่ำมาก และอัตราส่วนของกำลังขับต่อกำลังไฟฟ้าเข้าเพียงหนึ่งในพัน ดังนั้น กำลังเอาต์พุตของเลเซอร์ในเครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์จึงอยู่ที่ประมาณ 2-5mW เท่านั้น