激光演示的原理及其特點(diǎn)
激光演示也就是人們常說的Lasershow。 最初的激光演示僅只能表演激光光束效果, 光干涉效應(yīng)(Lumia)和簡(jiǎn)單的激光“莉莎”(Lissajous)圖形。隨著激光技術(shù), 高速掃描元件, 色彩合成和控制技術(shù), 特別是激光演示軟件的快速 ..
激光演示也就是人們常說的Lasershow。 最初的激光演示僅只能表演激光光束效果, 光干涉效應(yīng)(Lumia)和簡(jiǎn)單的激光“莉莎”(Lissajous)圖形。隨著激光技術(shù), 高速掃描元件, 色彩合成和控制技術(shù), 特別是激光演示軟件的快速發(fā)展, 今天的激光演示已不再是Lasershow所涵蓋的內(nèi)容, 它不僅能表演特殊的激光光束效果, 還演示復(fù)雜的激光動(dòng)畫和三維圖文。目前主要應(yīng)用于游樂業(yè), 娛樂業(yè)和廣領(lǐng)域。
激光演示有如下幾個(gè)特點(diǎn): (1)它是一種投射式成像方式, 能夠?qū)崿F(xiàn)超大屏幕的顯示; (2)色彩鮮艷純正, 具有高的對(duì)比度(100:1); (3)能夠產(chǎn)生特殊的空間光束效果和光束干涉效應(yīng); (4)激光效應(yīng)和圖形信號(hào)完全數(shù)字化, 由電腦直接編程; (5)它是一種“光筆”書寫的矢量化的圖形模式。 激光演示系統(tǒng)主要由激光器、顏色混合和調(diào)制元件,激光掃描投影器和電腦控制器以及多媒體部件組成。在電腦的控制下,激光光束經(jīng)過色彩合成調(diào)制器、激光掃描儀投射在空間或屏幕上,向人們演示各種特殊的空間光束效果、精彩的靜、動(dòng)、三維立體圖文畫面。表演的節(jié)目和圖文畫面完全按照用戶的要求,由電腦軟件事先或即時(shí)設(shè)計(jì)。 1.激光器 激光器是激光演示系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。所使用的激光器取決于應(yīng)用場(chǎng)所的大小、環(huán)境亮度、演示的顏色效果。它可以分為低功率(<1W)和高功率(1~30W);單色(紅色或藍(lán)、綠)和彩色(紅,綠,藍(lán)色)。目前的低功率激光器有紅光氦-氖激光器(功率<50mW), 空氣冷卻的氬離子(藍(lán),綠光)或氬-氪氣體彩色激光器(功率: <1W), 對(duì)于高功率系統(tǒng), 通常使用水冷的氬離子(藍(lán),綠)激光(功率: 3.5 -30W)和氬-氪氣體彩色激光器(功率: 3.5- 20W)。近年來也有人將高重復(fù)頻率工作的銅蒸汽(黃,綠光)用于激光光束表演。 隨著激光技術(shù)的發(fā)展, 二極管泵浦的固體激光器是激光演示領(lǐng)域的新寵兒。它通過非線性光學(xué)技術(shù)(倍頻、和頻等)產(chǎn)生紅, 綠, 藍(lán)色激光。與氣體激光器比較, 全固體激光器的特點(diǎn)是: 結(jié)構(gòu)緊湊, 功耗低, 效率高, 不需要水冷, 采用220伏供電。目前連續(xù)波綠光全固體激光器已商品化, 如固體微片激光器(功率: <100mW)和高功率全固體倍頻激光器(功率: <10W)。但是, 要實(shí)現(xiàn)高功率連續(xù)波的藍(lán)色和紅色全固體激光器件的產(chǎn)品化還需要一段時(shí)間。另外, 低功率而廉價(jià)的紅光二極管激光器已開始用于簡(jiǎn)單的激光藝術(shù)演示領(lǐng)域。 2.激光掃描 激光掃描器由X-Y光學(xué)掃描頭, 電子驅(qū)動(dòng)放大器和光學(xué)反射鏡片組成。電腦控制器提供的信號(hào)通過驅(qū)動(dòng)放大電路驅(qū)動(dòng)光學(xué)掃描頭, 從而在X-Y平面控制激光束的偏轉(zhuǎn)。這類似于陰極射線管中對(duì)電子束的偏轉(zhuǎn), 所不同的是: 光子不是帶電粒子, 它不能象電子束那樣通過磁場(chǎng)或電場(chǎng)控制。因此, 通常用于激光藝術(shù)演示的光學(xué)掃描頭是一種檢流計(jì)式的掃描頭。檢流計(jì)式掃描頭分為開環(huán)和閉環(huán)兩種。前者常用于簡(jiǎn)單的激光光束演示, 而后者廣泛用于激光圖形演示。該種掃描頭的特點(diǎn)是偏轉(zhuǎn)角度大, 最大可達(dá)80度, 但是與其他類型的光學(xué)偏轉(zhuǎn)系統(tǒng)(如多棱轉(zhuǎn)鏡, 聲光偏轉(zhuǎn)器)比較, 由于折返和加速時(shí)間限制了它的掃描頻率。在激光演示系統(tǒng)中, 光學(xué)掃描的波形是一種矢量掃描, 系統(tǒng)的掃描速度, 決定激光圖形的穩(wěn)定性。最近幾年來, 人們已經(jīng)開發(fā)出高速的掃描器, 掃描速度達(dá)到50000個(gè)點(diǎn)/秒, 因此能夠演示復(fù)雜的激光動(dòng)畫。激光掃描儀有不同的種類,光學(xué)平臺(tái)式:將投影儀, 激光器和其它的光電元部件集成在一光學(xué)平臺(tái)上; 分離式:用光纖光纜傳輸,安裝靈活機(jī)動(dòng);開環(huán)式:用于空間光束效果;閉環(huán)式:演示復(fù)雜的空間光束效果和圖文動(dòng)畫。 3. 激光色彩控制器 |
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