بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
بررسي عوامل موثر در توان دريافتي سامانه هاي ليزري
چکيده - توان دريافتي توسط آشکار ساز مهمترين عامل در رهگيري ليزري است . در اين مقاله ضمن بررسي انتشار پرتو گاوسي ، چگونگي عبور ليزر از اتمسفر، در فاصله ي بين فرستنده تا گيرنده ، ميزان تغييرات توان سيگنال به صورت تابعي از فاصله تا مرکز پرتو و محاسبه نسبت سيگنال به نويز در شرايط مختلف پرداخته مي شود. در اين مقاله توان دريافتي توسط اپتيک گيرنده با توجه به موقعيت و ابعاد پرتو از دو روش شبيه سازي و تجربي براي طول موج nm مورد بررسي قرار گرفته است .
کليد واژه - پرتو گاوسي ، توان دريافتي ، ضريب جذب اتمسفر، آشکارسازي کد PACS-
۱- مقدمه
از منابع ليزري در کاربردهاي مختلفي استفاده مي شود يسکاي مانهاازي اي لن يزرکي اربرزدميهناي د،وردرياسيني ج،ي هولاييزي ر،ي اراتفساع ت سکنه جي در هشدار دهنده هاي برخورد و ديدباني استفاده مي گردد.
براي بکار گيري ليزر در کاربردهاي نوين نياز به اصلاح روشهاي کنوني است . بطور مثال در بکار گيري ليزر جهت هدايت پرنده هاي بدون سرنشين R.P.V به نشانه گذاري با دقت و وضوح بالا نياز است . نسبت سيگنال به نويز از جمله کميت هايي است که در تمام هدايت کننده هاي ليزري داراي اهميت خاصي است . به روشني مي توان گفت مهمترين کميت در اين نوع هدايت ها نسبت ذکر شده است . ويژگي جالب توجه در پرتو گاوسي توزيع متقارن انرژي حول محور تقارن پرتو است . شدت پرتو با فاصله از اين محور کاهش مي يابد. همچنين ميزان تغييرات قطر پرتو به فاصله از کمر پرتو بستگي دارد.
۲- رابطه توان دريافتي و توزيع گاوسي پرتو
در اغلب سيستم هاي ليزري خروجي ليزر ابتدا از يک مجموعه اپتيکي پرتوگستر ( Beam Expander) عبور داده مي شود. توزيع ميدان الکتريکي براي يک پرتو گاوسي از رابطه پيروي مي کند.
در اين رابطه Wz و Ez0 به ترتيب ، پهناي پرتو و ميدان الکتريکي مرکز پرتو در فاصله z از منبع است .
ميدان الکتريکي در مرکز پرتو و در فاصله z از کمر برابر با مي شود که در آن E00 ميدان الکتريکی در مرکز کمرپرتو است . مقدار پهناي پرتو Wz در ميدان دور به وسيله رابطه مشخص مي گردد که در آن λ طول موج ليزر است .
توان ارسالي ليزر برحسب توزيع ميدان با تئوري پوينتينگ از رابطه زير محاسبه مي گردد.
که در آن Zc امپدانس موج در خلاء و r فاصله شعاعي از مرکز پرتو است . با محاسبه انتگرال بالا ، توان ارسالي در محل چشمه برابر مي شود با
۳- توان دريافتي توسط آشکارساز
توان دريافتي با در نظر گرفتن يک مجموعه اپتيکي دايروي به قطر D در محل آشکار ساز ليزر محاسبه مي شود . اين مجموعه اپتيکي شامل يک يا چند عدسي است .
توان دريافتي با توجه به شکل ۲ به صورت زير محاسبه مي شود.
که در آن A مساحت سطح اپتيک گيرنده و r فاصله شعاعي از مرکز پرتو و Wz پهناي پرتو در فاصله z از فرستنده ليزر است . هرچه قطر اپتيک آشکار ساز بزرگتر باشد ميزان توان دريافتي نيز بيشتر مي شود اما لازم به ذکر است با توجه به ابعاد هدف ، اندازه قطر اپتيک را از حد معيني نمي توان بيشتر کرد.
شکل ۲: گيرنده اپتيکي با قطر دهانه D درون پرتو گاوسي
براي توان دريافتي از طريق اپتيک آشکارساز داريم
که در آن شعاع عدسي و p فاصله شعاعي از مرکز دهانه اپتيک گيرنده مي باشد. رابطه بين شعاع پرتو r با فاصله شعاعي از مرکز لنز p و فاصله از مرکز پرتو r0 به صورت زير است .
با استفاده از اين رابطه مي توان نوشت :
با استفاده از پنج جمله اول تقريب زير
داريم
