激光指示器 Laser pointers

2022-11-11 09:41:21 浏览:529

定义

用于用激光束指向物体的设备。

激光指示器是一种小型(通常是电池供电的)激光设备,设计用于通过用准直可见激光束照射物体来指向物体。 大多数激光指示器,尤其是便宜的激光指示器,包含一个在红色光谱区域中工作的小型GaInP / AlGaInP半导体激光管,一个准直透镜,一个简单的电子二极管驱动器和一个用于例如三个纽扣电池的电池仓。

如图1所示,一些激光指示器会发出绿色甚至蓝色或黄色光。 其中一些基于例如直接发射绿色或蓝色的激光二极管。 其他价格要贵得多的则包含一个小型二极管泵浦固态激光器,带有用于倍频的非线性晶体。 绿色激光指示器通常基于微型Nd:YVO4激光带有KTP晶体,用于腔内倍频。 在这里,Nd:YVO4有利于低阈值泵功率,并且KTP在相对较宽的温度范围内工作,因此不需要温度稳定装置。

图1:一种绿色发射激光指示器,包含一个微小的二极管泵浦倍频固态激光器。红色激光指示器的尺寸较小,因为它们不需要大电池。

激光指示器不应与含有发光二极管(LED)的灯混淆,后者发射的光束漫射性更强(空间相干性要低得多,类似于白炽灯),并且还可以发出不同颜色的光或白光。 与此相反,激光点通常发出准单色光。

应用

手持式激光笔的典型用途是在演示过程中指向某个屏幕或图表,例如会议演讲,以便将观众的注意力引导到某些点上。 这很方便,因为它可以从很远的距离完成,并且只需要一个小型手持设备。 然而,生成的光斑在屏幕上的可见性通常很差(特别是对于发射波长相对较长的红色激光指示器),并且快速移动的光斑可能会有些紧张。 因此,有些人更喜欢老式的伸缩式指点设备进行演示。

激光指示器可用于对准某些机械或某些光学距离测量。

亮度和颜色

被照点的表观亮度在很大程度上取决于发射光的波长。 大多数设备在红色光谱区域工作,其中眼睛的灵敏度随着波长的增加而迅速降低。 具有 650 nm 输出的设备看起来的亮度大约是那些在 670 nm 处发射相同功率的设备两倍,而 635 nm 设备仍然亮大约两倍。 然而,波长较短的激光指示器通常更昂贵。 对于绿色激光器尤其如此,绿色激光器比红色激光器亮得多,但仍然很昂贵。 它们涉及二极管泵浦固态激光器和倍频器。 由于倍频器在低功率水平下的转换效率通常较差,因此需要数百毫瓦的红外(通常为1064-nm)光才能产生几毫瓦的绿色光,因此电池不会持续很长时间,除非它们相对较重。

激光笔的范围

外行人经常问激光笔的射程是多少,为了回应这种兴趣,一些生产商指定了一些或多或少有问题的数字。

如果问题是激光笔的光可以传播多远,正确的答案是没有限制,只要光没有被大气吸收或散射掉。 然而,由于光束发散,光束区域最终会变大,因此即使总功率保持不变,例如在屏幕上的强度也会降低。 因此,从 10 公里的高度俯视这种光束的飞机飞行员不会受到剩余的小强度的干扰。 (在较小的距离上曝光可能会很成问题。)

激光指示器的范围也可以理解为可以看到屏幕上的斑点的最大距离。 这种范围通常不受光束发散的限制,而是受整体光功率(除了环境光的波长和水平)的限制,因为问题不是从激光指示器到屏幕的途中相对较小的发散,而是散射光在返回途中的巨大发散。 因此,站在照明屏幕旁边的人很容易看到从激光指示器的位置已经很难察觉到的斑点。

安全隐患

关于与激光指示器相关的激光安全问题已经存在广泛的争论。 典型输出功率为几毫瓦 – 通常低于 5 mW 以符合安全等级 3R,有时低于 1 mW 以符合安全等级 2R。 直接凝视 1 mW 光束可能会刺激眼睛:它会导致暂时的闪盲。 然而,一个人通常不会做那么长时间以造成严重的眼睛损伤。 然而,应非常小心,例如,当儿童玩激光笔时,激光笔是否被认为适合作为玩具。 可能会出现重大危险,例如,如果有人走下楼梯或汽车司机受到激光束的刺激。

有报道称,出售的廉价绿色激光笔没有滤光片来消除红外光,因此可以在红外光谱区域发射数百毫瓦。 这显然是一个可怕的安全隐患;被这种光束直接击中的眼睛可以在几分之一秒内被摧毁。

用于对齐

原则上,激光指示器可用于对准目的。 但是,有一些特殊的对准激光器可能更适合此类应用。 例如,它们有一个可以更方便地安装的外壳,并且光束方向可能更稳定。

激光器

作          者: 泮桥成像光电商城

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