Лазерное устройства прослушивания – ЧАСТЬ 2

December 8, 2011 by admin Комментировать »

Метод прямого отражения применяется там, где лазерный передатчик и приемник находятся в двух определенных местах, задаваемых законом Снелла, который говорит, что угол падения равен углу отражения во всех плоскостях. Такой подход может оказаться сложным и требующим больших усилий из-за проблем размещения устройств, поскольку передатчик и приемник должны быть оптически отюстированы – выровнены и в горизонтальной, и в вертикальной плоскости.

Он обеспечивает максимальную дистанцию для выполнения операций. Метод прямого отражения дает высокий уровень сигнала, который может потребовать оптического ослабления с помощью поляризованных фильтров. Простой способ для демонстрационных целей заключается в том, чтобы использовать в качестве отражающей поверхности зеркало или оконное стекло, определенным образом расположить ее и зафиксировать в этом положении. При фиксации поверхности проявите изобретательность.

Предпочтительным является метод рассеянного отражения, который использует сигнал, полученный на том же месте, откуда лазер излучает свет. Это место доступно и значительно упрощает проблемы размещения устройств, хотя принимаемый сигнал гораздо слабее. Передатчик и приемник могут быть смонтированы в едином блоке, но должны быть позиционированы так, чтобы видеть единую цель. Очевидно, что большие оптические линзы на приемнике и мощный лазер с коллиматором могут значительно усилить сигнал при использовании этого метода, собирая и доставляя приемнику больше светового сигнала.

Все системы используют наш приемник лазерного света, использующий фототранзистор со «световым смещением» для работы при низких уровнях светового сигнала. Звуковой фильтр ограничивает высокочастотные и низкочастотные составляющие звука, повышая уровень разборчивости звука. Отражающая поверхность играет основную роль в эффективности работы устройства, а также определяет точку прицеливания лазерного луча. Окна с двойным и тройным слоем стекол еще больше осложняют ситуацию. Мы можем только предложить вам набраться терпения и усердия, чтобы ознакомиться с хитростями и даже в некотором роде «черной магией» оптимизации эффективности системы.

Вы обратите внимание на специфические свойства отраженного лазерного света, например, от окна с областями интерференции. Прежде всего это связано с фазовой интерференцией, возникающей на относительно плоской поверхности. Слабое движение или искажение этой поверхности заставляет зоны интерференции менять место. Это свойство мы используем при модулировании фототранзистором приемника лазерного света. Очень важна правильная настройка фототранзистора по отношению к этим зонам. Совсем небольшое изменение настройки может очень сильно изменить прием.

Вы заметите, что нет необходимости регистрировать луч под прямым углом к отражающей поверхности. Любой разумный острый угол обеспечит зоны интерференции, поскольку они являются функцией дифференциальной гладкости отражающей поверхности. Детектор наблюдает границы раздела этих зон для оптимизации эффективности устройства. Нельзя переоценить также важность хорошего устойчивого штатива.

Идеальным условием для тестирования устройства является малый угол отклонения отраженного луча, то есть когда путь отраженного света идет вблизи пути падающего света. Это может быть достаточно сложно на практике, поскольку вы должны учитывать два показателя – азимут и угол возвышения. При экспериментировании предлагается попытаться разместить специальную отражающую поверхность для тонкой настройки прибора.

Составные части устройстпа

Устройство разделено на три составные части: лазерный передатчик, лазерный приемник и завершающую сборку.

Лазерный передатчик

Для начала немного из теории лазеров. Слово «лазер» является сокращением от аббревиатуры (первых букв) выражения, объясняющего это явление по-английски. По-русски оно звучит как «усиление света в результате вынужденного излучения». Лазеры с видимым светом широко используются в различных целях, включая прицелы оружия, указки, принтеры, вспомогательные средства при строительстве, проигрыватели лазерных компакт-дисков, устройства чтения штрих-кода, световые шоу и др. Одним из наиболее известных является гелиево- неонный лазер, который дает яркий красный направленный луч. В течение многих лет он был «рабочей лошадкой», несмотря на хрупкую стеклянную лазерную трубку и необходимость дорогостоящего источника высоковольтного напряжения. Инфракрасные диодные лазеры используются в телеметрии, обнаружении проникновения, в приборах ночного видения, робототехнике, при наблюдении с применением отраженного света лазера.

Разработанные недавно лазерные диоды излучают когерентный лазерный свет в видимом и невидимом диапазонах спектра и не требуют источника питания высокого напряжения. Вследствие своих малых размеров, низкой стоимости и прочности, лазерные диоды находят все новое применение.

Прежде чем остановиться на некоторых основах теории лазеров, мы немного поговорим об обычном свете. Когда вы включаете лампочки, излучаемая световая энергия характеризуется как самопроизвольная. Она представляет собой интеграцию многих индивидуальных изменений энергетических уровней в атомах, каждое изменение вызывает свой собственный «пакет» или фотон световой энергии, имеющий определенную фазу и частоту. В случае с лампочкой электрическая энергия накачивает электроны нити накаливания до более высоких, чем в обычном состоянии уровней-энергии, как это показано на рис. 13.2, в секции А.

Фотоны излучаются, когда электроны возвращаются к своему исходному энергетическому состоянию и отдают энергию в виде света. Частота света зависит от различия между ранее возбужденным и нормальным энергетическими уровнями:

Рис. 13.2. Теория лазерного диода

чем больше разница между уровнями, тем меньше длина световой волны. Свет, который возникает в процессе самопроизвольного излучения, некогерентный или случайный, как показано на рис. 13.2 в секции Б.

В отличие от самопроизвольной эмиссии, лазерный свет имеет высокую направленность. Излучаемая энергия освобождается по шагам или синхронно, создавая в результате когерентный, усиленный свет, где все волны имеют одинаковую фазу. Другими словами, все лучи параллельны и имеют одинаковую длину волны. Это требует, чтобы количество возбужденных атомов в состоянии более высокой энергии превосходило их количество в обычном состоянии. Такое явление, называемое инверсией населенностей, не возникает при обычных условиях, его необходимо «вынудить» возникнуть.

При инверсии населенностей атом стремится вернуться к начальному состоянию с более низким уровнем энергии за счет излучения энергии, как показано на рис. 13.2 в секции В. Результатом являются когерентные световые волны, как показано на рис. 13.2 в секции Г. Для обеспечения необходимого количества стимулированной энергии для образования лазерного света обычно требуется замкнутое пространство, с обоих концов закрытое зеркалами. Как показано в секции Д рис. 13.2, свет отражается зеркалами в одну, затем в другую сторону в пределах пространства резонатора до тех пор, пока не образуется мощный луч, который выпускают из пространства в виде полезной лазерной энергии.

Источник: Яннини Б. Я62 Удивительные электронные устройства / Боб Яннини; пер. с англ. С. О. Ма- харадзе. – М.: НТ Пресс, 2008. – 400 с.: ил. – (Электроника для начинающего гения)

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты