在主動(dòng)Q開關(guān)激光器中情龄,脈沖激光的輸出是由用戶控制的伐割,因此,如果不提供適當(dāng)?shù)妮斎胄盘?hào)刃唤,就不會(huì)有激光脈沖發(fā)射。由于觸發(fā)信號(hào)的傳播需要通過各類電子元件以及Q開關(guān)傳播鏈白群,加之建立諧振所需的時(shí)間尚胞。則不可避免的會(huì)在外部觸發(fā)信號(hào)和激光器實(shí)際發(fā)生的脈沖之間產(chǎn)生一個(gè)時(shí)間延遲(Td)。而這個(gè)時(shí)間延遲會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)和漂移帜慢。這個(gè)時(shí)間延遲的統(tǒng)計(jì)變化量笼裳,則稱作時(shí)間抖動(dòng)(Tj)。
Q開關(guān)激光器中的抖動(dòng)(Jitter)
主動(dòng)Q開關(guān)(Q-switch)的觸發(fā)信號(hào)與實(shí)際光脈沖之間存在一個(gè)時(shí)間延遲。
時(shí)間延遲的統(tǒng)計(jì)變化主要取決于以下因素:
- 觸發(fā)鏈中的電噪聲
- 觸發(fā)鏈電氣參數(shù)的脈沖對(duì)脈沖波動(dòng)
- 激光脈沖建立的時(shí)間和相關(guān)波動(dòng)抽减。
- 觸發(fā)信號(hào)的上升-下降沿時(shí)間曲線的波動(dòng)
由于抖動(dòng)現(xiàn)象允青,時(shí)間延遲在統(tǒng)計(jì)學(xué)的意義上被改變了。因此激光發(fā)射在一段時(shí)間內(nèi)的擾動(dòng)卵沉,由平均時(shí)間延遲Td和一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)偏差值Tj所描述颠锉。即每100個(gè)脈沖中有68.2個(gè)在時(shí)間間隔 Td±Tj內(nèi)發(fā)生(1倍標(biāo)準(zhǔn)差)。
意大利Bright Solutions公司的激光器史汗,如Onda琼掠、Wedge和Vento,配有 "低抖動(dòng) "配置停撞,以便盡量減少時(shí)間抖動(dòng)Tj(在某些情況下是激光脈沖寬度的1/10或甚至1/20)瓷蛙。
這個(gè)選項(xiàng)在飛行時(shí)間(TOF)測(cè)量等應(yīng)用中非常有用。在這些應(yīng)用中激光脈沖主要用于測(cè)量固定或移動(dòng)目標(biāo)的距離戈毒。將激光脈沖引向目標(biāo)后艰猬,光學(xué)探測(cè)器收集從目標(biāo)上反射或反向散射的光子,而檢測(cè)電子裝置則計(jì)算從目標(biāo)上發(fā)射光子之間的時(shí)間副硅±驯Γ考慮到電磁波在空氣中的速度約為3×108米/秒,3納秒脈沖可實(shí)現(xiàn)的線性空間分辨率(r)的數(shù)量級(jí)如下:
圖1.TOF測(cè)量
將激光器配置在 "低抖動(dòng) "模式下恐疲,我們可以將3ns脈沖寬度的激光器的Tj降低到±200ps或更低腊满。因此套么,誤差可以減少五倍,達(dá)到3厘米碳蛋。
下圖的示波器截圖顯示了Bright Solutions 2.7ns長的抖動(dòng)測(cè)量的示例——低抖動(dòng)(Low-Jitter)的機(jī)載LiDAR照明器的抖動(dòng)測(cè)量胚泌。藍(lán)色的曲線是觸發(fā)IN信號(hào),而綠色的曲線是快速光電二極管檢測(cè)到的激光脈沖肃弟。Q開關(guān)激光脈沖相對(duì)于觸發(fā)輸入信號(hào)的上升沿的延遲的標(biāo)準(zhǔn)偏差就是抖動(dòng)(jitter)玷室。平均延遲Td是215ns,抖動(dòng)Tj是171ps笤受。這相當(dāng)于大約1/16的激光脈沖寬度穷缤。
圖2.示波器+高速光電探測(cè)器測(cè)量的jitter
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