超遠(yuǎn)距離紅外激光夜視系統(tǒng)的原理與應(yīng)用

大氣紊亂性的影響

大氣具有一定程度的紊亂性，它除了會(huì)造成信號損耗外，還會(huì)給信號摻入噪聲。如風(fēng)會(huì)引起大氣亂流，而大氣亂流又會(huì)導(dǎo)致信號路徑上空氣的折射率發(fā)生變化。這種現(xiàn)象與陽光曝曬下的地區(qū)產(chǎn)生熱浪、引起海市蜃樓的現(xiàn)象類似。這種影響最終是將紅外光束折射到無法確定的其它方向，從而使攝像機(jī)拍不到所需監(jiān)控的目標(biāo)。

由此可知，由于紅外光波傳輸技術(shù)是在空氣介質(zhì)中傳輸，因此其傳輸質(zhì)量受天氣的影響較大。一般，晴天對傳輸質(zhì)量的影響最小，而雨、雪和霧天對傳輸質(zhì)量的影響較大。經(jīng)測試，紅外光波傳輸受天氣影響的衰減經(jīng)驗(yàn)值為：晴天5~15dB/Km；雨天20~50dB/Km；雪天50~150dB/Km；霧天50~300dB/Km。目前解決這個(gè)問題，一般采用更高功率的LD管、更先進(jìn)的光學(xué)器件和多光束。
實(shí)際上，對超遠(yuǎn)距離紅外激光夜視系統(tǒng)來說，主要受上述空氣中的微粒、霧氣等吸收和散射的影響，同步脈沖距離選通技術(shù)能較好地解決這一問題。

同步脈沖距離選通技術(shù)

距離選通(Range-Gate)技術(shù)，實(shí)際上主要有二個(gè)關(guān)鍵：一是要有脈沖激光束照射技術(shù)，即所發(fā)射的激光是可控制的脈沖式的；二是要有能高速開通和關(guān)閉的強(qiáng)化CCD，且其開關(guān)速度達(dá)幾百ns，而且還要與激光束脈沖保持嚴(yán)格同步。這樣，就可使觀察人員選定特定的觀察距離，從而可輕易地消除其他距離內(nèi)水珠、霧、雪、沙塵等產(chǎn)生的強(qiáng)散射光與反射光的干擾。因?yàn)镃CD大部分時(shí)間是關(guān)閉的，不接收這些干擾光，所以就不會(huì)在CCD上顯像。

激光的安全影響了使用

為解決天氣對光波傳輸質(zhì)量的影響，往往加大激光二極管的功率。但超過一定功率電平的激光對人眼可能會(huì)產(chǎn)生影響，因此人體可能被激光系統(tǒng)釋放的能量傷害。所以，為增加夜視距離，激光功率不能無限制地加大。

超遠(yuǎn)距離的紅外激光夜視系統(tǒng)的幾個(gè)主要部件的選擇

人的眼睛能看到的可見光波長從長到短為0.78μm、0.38μm，其顏色排列依次為紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫。比紫光波長更短的光叫紫外線，比紅光波長更長的光叫紅外線。利用紅外光源，能發(fā)出人們?nèi)庋劭床坏降募t外光線去照亮被拍攝的物體，紅外線經(jīng)物體反射后進(jìn)入鏡頭到CCD上成像，這時(shí)即可拍攝到黑暗環(huán)境下肉眼看不到的影像。