Справочник по радиолокации (ред. Сколник М. И.) т. 4 - 1978 г. (1151803), страница 87
Текст из файла (страница 87)
Однако только лазер СОз имеет мощность, достаточную и длн передатчика. Охлажденный полупроводниковый лазер на Оадз имеет нратковременную нестабильность (26) в несколько мегагерц, но при работе в таком режиме не дает достаточно большой для передатчика мощности. Хорошо управляемый лазер на рубине обычно также имеет кратковременн)ю нестабильность в несколько мегагерц. В этом случае стабильный генератор может быть использован как задающий, питающий усилитель мощности, и эта система мажет быть использована и как передатчик и как местный генератор. Второй практической проблемой при оптическом гетеродинировании является средство управления частотой лазерною местного генератора. Доп. перовский сдвиг частоты для лазерных сигналов может перекрывать весьма большой диапазон частот особенно когда осушествлнется слежение за космическими объектами.
Например, цель, которая двигается с радиальной скоростью 5 км/с по отношению к лазерному локатору, работающему на длине волны в ! мкм, создает доплеровский сдвиг частоты, равный 10' ГГц. Слежение за такой пролетающей целью требует быстрой подстройки частоты лазерного местного генератора или наличия большого числа усилителей промежуточной частоты, если необходимо получение информации о доплеровской частоте. Существует несколько методов изменения частоты лазера, но осуще-ствление каждого из ннх встречает специфические трудности (о модуляции лазера см. в 6 9.2). Фоновый шум. Одно из ограничений обнаруживаемости сигнала в оптических приемниках накладывается поступавшей в приемник энергией фонового излучения. Фоновые фотоны создают в детекторе дробовой шум, который характеризуется уровнем шумовой мощности, определяемой формулой (66) при р = 1, а именно 9.3.
Оптические чриеиники Рнс. 17. Сравненне спектров Солнца н аб салютов черноте тела 14!. 0,4 1000 Ь= 130 Вт/(мэ ср мкм). Облака, непосредственна освещенные Солнцем, имеют ббльшее значение Ь, чем почва, но даже при отражательной способности, равной единице, Ь(300 Вт/(мэ ср мкм). Излучение, рассеянное облаками, значительно отличается по распределению спектральной интенсивности от солнечного.
Это необходимо учитывать при проведении точных вычислений. Происхождение фонового излучения ясного неба связано с молекулярным рассеянием солнечного света в атмосфере. Оно имеет максимум спектральной интенсивности в синей области в соответствии с законом Релея. В видимой и близкой к инфракрасной областях оценка для Ь дает значение 10 Вт/(ме ср.мкм). Вспышки молний очень кратковременны н обычно слабо влияют на оптические локаторы, но они создают высокий уровень излучения (10'— 1Ов Вт/(м'ср мкм). 33$ ветствует излучению Солнца. изменя.
ет свою интенсивность в диапазоне дл«н воли т )с=0,4 м«м до аен !(п 0,8 мкм не более чем в пва раза ъ (рис. !7] Фоновая энергия может иметь естественное и искУсственное пРоис- В ~ььо с!4 хождение. Любой нагретый предмет $ъ мажет создавать излучение. Однако ф~ю Ъ главные источники фонового излуче- й ния имеют в основном естественное происхождение и связаны с Солнцем пл3 б)П 4!7 34 прямо яли посредством отражения )/пппп йдпвбыпы или рассеяния его излучения почвой, небом, облаками и Луной Другие естественные источники — это вспышки молний и заезлы Излучение Солнца аппроксимируется излучением абсолютно черного тела при температуре 6000 К (рис. 17) и имеет максимум излучения на длине волны 0,5 мкм, равный 1,5 10" Вт/(м'ср.мкм). На длине волны в ! мкм 6 = 5,4 10' Вт/(мл ср мкм).
Так как Солнце при наблюдении с Земли имеет угловой размер 10 ' ср. максимум спектральной интенсивности излучения у поверхности Земли был бы равен 1500 Вт/(м'мкм), если бы атмосфера не вносила никаких потерь. Разумеется, в атмосфере имеется поглощение и рассеяние, влияние которых не постоянно.
Точкое значение спектральной интенсивности излучения Солнца у поверхности Земли может быть рассчитано, но в большинстве случаев, встречаюсцихся в оптической локации, лостаточным является знание среднего значения равного !000 Вт/(мз мкм). Интенсивность фонового излучения земной поверхности зависит от спектрального состава излучения Солнца, отражательной способности поверхности и угла между Солнцем и оптическим приемником. Отражательная способность может изменяться в широких пределах, ио среднее значение отражательной способности (альбедо) равно 0,4 н в большинстве случаев является удовлетворительным приближением. Если поверхность является диффузным отражателем, зависимость излучения от угла описывается косинусным законом Ламберта.
При интенсивности падающего излучения, равной 1000 Вт/(мл мкм), и отражательной способности, равной 0,4, спектральная яркость диффузио отражающей поверхности будет равна Ги Я. Оптические локаторы Луна и звезды вообще не создают фонового шума, который мог бы представить серьезную опасность для оптических приемников. Излучение яркой Луны составляет около 30 Вт/(мх ср.мкм), и, поскольку для наземных станций ее угловые размеры составляют 1О т ср, влияния Луны нетрудно избежать. Излучение звезд характеризуется звездной или нидимой величиной т, где (90) т= 2,5 (ой (///о), где ! — эффективное излучение, Вт/мз, а /, = 3,1 1О ь Вт/мт — уровень, относительно которого определяется видимая величина. Величины гл могут быть положительными или отрицательными. Наиболее яркие звезды создают спектральную интенсивность излучения менее 1О-' Вт/(м'мкм) в области от О,Ь до ! мкм. Так как звезды являются точечными источниками, уровень создаваемого нми фонового излучения существует независимо от поля зрения оптического приемника, если только звезда попадает в него.
Если в поле зрения приемника ы попадают нескольио различных источ. ников излучения, полный уровень фонового излучения описывается вели- чиной й'в= Х "выь ь=! (9!) где Ьь — спентральная яркость источника; ыь — пространственный угол, под которым виден источник. Фотоэмиссионные детекторы. Фотоэмиссионные детекторы света, такие как простые фотоэлементы и фотоумножители, были разработаны н широко применялись задолго до изобретения лазера.
Эти приборы основаны на фотоэлектрическом эффенте, поэтому чувствительны н энергии отдельных фотонов. Инфракрасные фотоны с низкой энергией (соответствующие длинам волн ниже 1 мкм) обладают меньшей внергией, чем пороговая энергия, требуемая длн эжекцин электронов из фотоэмисснонных материалов, которыми покрывают катоды этих приборов. По этой причине указанные детекторы находят применение только в видимой и ультрафиолетовой области.
Хотя эмиссионные детекторы являются в своей рабочей области фотонными детенторами, они представляют собой приборы, реагирующие на мощность сигнала (квадратические), и поэтому в процессе детектирования вся информация о фазе светового колебания утрачивается Квантовый выход фотоэмиссионных приборов гь определяемый как количество эжектнрованных электронов, деленное на количество падающих фото. нов, меняется от 207э до О. Для фотоквтодов этих приборов используются различные фотоэмиссионные материалы, причем выбор материала определяется их свойствами в рабочих диапазонах.
В табл. 4 приведена сводна типов фотонатодов, наиболее часто используемых в оптической локации, а на рис. 18 приведены частотные характерисгнки этих нагонов. Чувствительность фотодетектора определяется в амперах на ватт. Даже если квантовый выход постоянен в данной спектральной области, чувствительность детектора пропорциональна длине волн. Эта зависимость видна из следующего соотношения: !з 1 Р, т!е т(ей г (92) Р„ Р йе Ьс где  — сигнальный ток, генерируемый в фотокатоде; Р, — мощность приня- того оптического сигнала; е — заряд электрона. 336 9.8.
Оптические приемники Таблица 4 Тнпы фотоквтодов ач ь 33 й ю о Основные «омпоненты фотокатолоею Материал входного окав Тгмноеой токю при 2З' С, Л/смл Подложка фотокатодаю 10 'г — 1О-'а Ай — 0 — Сз Стекло, пропус- кающее види- мый света1 То же 26 Входное окно или непрозрачный материал Непрозрачный материал" То же Ай — 0 — ВЬ 1О-тз 6,6 5-4 5-6 Сз — ЯЬ Сз — 5Ь 10-та 10™ 40 40 Стекло, пропус- кающее УФ из- лучение Стекло, пропус- кающее види- мый светя' ' То же Плавленый кре- мнезем Стекло, пропус- кающее види. мый светы Плавленый кремнезем Стекло, пропус.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
