Lumispot Technology Co., Ltd., w oparciu o lata badań i rozwoju, z powodzeniem opracowała niewielki i lekki laser impulsowy o energii 80 mJ, częstotliwości powtarzania 20 Hz i długości fali bezpiecznej dla ludzkiego oka 1,57 μm. Wynik badań uzyskano poprzez zwiększenie wydajności konwersacyjnej KTP-OPO oraz optymalizację mocy wyjściowej modułu lasera diodowego ze źródłem pompującym. Zgodnie z wynikami testu, laser ten spełnia szerokie wymagania dotyczące temperatury roboczej od -45 ℃ do 65 ℃ przy doskonałej wydajności, osiągając zaawansowany poziom w Chinach.
Pulsacyjny dalmierz laserowy to przyrząd do pomiaru odległości, wykorzystujący impuls laserowy skierowany na cel, charakteryzujący się wysoką precyzją dalmierza, silną zdolnością przeciwzakłóceniową i zwartą konstrukcją. Produkt jest szeroko stosowany w pomiarach inżynieryjnych i innych dziedzinach. Ta metoda dalmierza z użyciem impulsowego lasera jest najczęściej stosowana w pomiarach dużych odległości. W tym dalmierzu dalekobieżnym lepiej jest wybrać laser na ciele stałym o dużej energii i małym kącie rozproszenia wiązki, wykorzystujący technologię przełączania Q do generowania nanosekundowych impulsów laserowych.
Odpowiednie trendy w zakresie pulsacyjnego dalmierza laserowego są następujące:
(1) Dalmierz laserowy bezpieczny dla ludzkiego oka: optyczny oscylator parametryczny o długości 1,57um stopniowo zastępuje pozycję tradycyjnego dalmierza laserowego o długości fali 1,06um w większości pól dalmierzowych.
(2) Zminiaturyzowany zdalny dalmierz laserowy o niewielkich rozmiarach i wadze.
Wraz z poprawą wydajności systemów wykrywania i obrazowania wymagane są zdalne dalmierze laserowe zdolne do pomiaru małych celów o powierzchni 0,1 m² na dystansie 20 km. Dlatego pilne jest zbadanie wysokowydajnego dalmierza laserowego.
W ostatnich latach firma Lumispot Tech położyła nacisk na badania, projektowanie, produkcję i sprzedaż bezpiecznego dla oka lasera na ciele stałym o długości fali 1,57um, charakteryzującego się małym kątem rozproszenia wiązki i wysoką wydajnością roboczą.
Niedawno firma Lumispot Tech zaprojektowała chłodzony powietrzem laser o bezpiecznej dla oka długości fali 1,57um, charakteryzujący się dużą mocą szczytową i zwartą konstrukcją, wynikającą z praktycznych wymagań w zakresie badań nad minimalizującym dalmierzem laserowym dalekiego zasięgu. Po eksperymencie laser ten wykazuje szeroki zakres perspektywy zastosowania, posiada doskonałą wydajność, dużą zdolność adaptacji do środowiska w szerokim zakresie temperatur roboczych od - 40 do 65 stopni Celsjusza,
Za pomocą poniższego równania, przy stałej ilości innych odniesień, poprawiając szczytową moc wyjściową i zmniejszając kąt rozproszenia wiązki, można poprawić odległość pomiarową dalmierza. W rezultacie 2 czynniki: wartość szczytowej mocy wyjściowej i mały kąt rozproszenia wiązki lasera o zwartej budowie z funkcją chłodzenia powietrzem są kluczowymi elementami decydującymi o możliwości pomiaru odległości przez konkretny dalmierz.
Kluczową częścią realizacji lasera o długości fali bezpiecznej dla ludzkiego oka jest technika optycznego oscylatora parametrycznego (OPO), w tym opcja kryształu nieliniowego, metoda dopasowania fazowego i konstrukcja struktury wewnętrznej OPO. Wybór kryształu nieliniowego zależy od dużego współczynnika nieliniowości, wysokiego progu odporności na uszkodzenia, stabilnych właściwości chemicznych i fizycznych oraz dojrzałych technik wzrostu itp., pierwszeństwo powinno mieć dopasowanie faz. Wybierz niekrytyczną metodę dopasowania fazowego z dużym kątem akceptacji i małym kątem zejścia; Struktura wnęki OPO powinna uwzględniać wydajność i jakość wiązki w celu zapewnienia niezawodności. Krzywa zmiany długości fali wyjściowej KTP-OPO z kątem dopasowania fazowego, gdy θ=90°, światło sygnalizacyjne może dokładnie emitować sygnał bezpieczny dla ludzkiego oka laser. Dlatego projektowany kryształ jest cięty jednostronnie, stosuje się dopasowanie kątowe θ=90°，φ=0°, czyli zastosowanie metody dopasowywania klas, gdy efektywny współczynnik nieliniowy kryształu jest największy i nie występuje efekt dyspersji .
W oparciu o wszechstronne rozważenie powyższego problemu, w połączeniu z poziomem rozwoju obecnej domowej techniki i sprzętu laserowego, optymalizacyjne rozwiązanie techniczne jest następujące: W OPO zastosowano niekrytyczną, dopasowującą się fazowo zewnętrzną wnękę KTP-OPO projekt; 2 KTP-OPO padają pionowo w strukturze tandemowej, aby poprawić wydajność konwersji i niezawodność lasera, jak pokazano naRysunek 1Powyżej.
Źródłem pompy jest samodzielnie badany i opracowany przewodzący, chłodzony układ laserów półprzewodnikowych, o cyklu pracy maksymalnie 2%, mocy szczytowej 100 W na pojedynczy pasek i całkowitej mocy roboczej 12 000 W. Pryzmat prostokątny, płaskie, całkowicie odblaskowe lustro i polaryzator tworzą złożoną wyjściową wnękę rezonansową sprzężoną z polaryzacją, a pryzmat prostokątny i płytka falowa są obracane, aby uzyskać pożądaną moc wyjściową sprzęgania lasera 1064 nm. Metoda modulacji Q to aktywna elektrooptyczna modulacja Q pod ciśnieniem, oparta na krysztale KDP.
Rysunek 1Dwa kryształy KTP połączone szeregowo
W tym równaniu Prec jest najmniejszą wykrywalną mocą roboczą;
Pout to szczytowa wartość wyjściowa mocy roboczej;
D jest aperturą odbiorczego układu optycznego;
t jest transmitancją układu optycznego;
θ jest kątem rozproszenia wiązki emitującej lasera;
r jest współczynnikiem odbicia celu;
A jest docelową równoważną powierzchnią przekroju poprzecznego;
R to największy zakres pomiarowy;
σ jest współczynnikiem absorpcji atmosferycznej.
Rysunek 2: Moduł układu prętów w kształcie łuku w drodze samodzielnego rozwoju,
z kryształowym prętem YAG pośrodku.
TheRysunek 2to stosy prętów w kształcie łuku, umieszczające pręty kryształu YAG jako ośrodek laserowy wewnątrz modułu, o stężeniu 1%. Aby rozwiązać sprzeczność pomiędzy bocznym ruchem lasera a symetrycznym rozkładem mocy lasera, zastosowano symetryczny rozkład układu LD pod kątem 120 stopni. Źródłem pompy jest długość fali 1064 nm, dwa moduły zakrzywionych prętów o mocy 6000 W połączone szeregowo półprzewodnikowym pompowaniem tandemowym. Energia wyjściowa wynosi 0-250 mJ, szerokość impulsu około 10 ns i duża częstotliwość 20 Hz. stosowana jest złożona wnęka, a laser o długości fali 1,57 μm jest emitowany za tandemowym nieliniowym kryształem KTP.
Wykres 3Rysunek wymiarowy lasera impulsowego o długości fali 1,57um
Wykres 4: Sprzęt do pobierania próbek lasera impulsowego o długości fali 1,57um
Wykres 5:Wyjście 1,57 μm
Wykres 6:Sprawność konwersji źródła pompy
Dostosowanie pomiaru energii lasera do pomiaru mocy wyjściowej odpowiednio 2 rodzajów długości fali. Zgodnie z poniższym wykresem, wynikiem wartości energii była średnia wartość pracująca pod częstotliwością 20 Hz przy 1 minucie pracy. Wśród nich energia generowana przez laser o długości fali 1,57 µm zmienia się w konsekwencji w zależności od energii źródła pompy o długości fali 1064 nm. Gdy energia źródła pompy wynosi 220 mJ, energia wyjściowa lasera o długości fali 1,57um jest w stanie osiągnąć 80 mJ, przy współczynniku konwersji do 35%. Ponieważ światło sygnalizacyjne OPO jest generowane pod wpływem określonej gęstości mocy światła o częstotliwości podstawowej, jego wartość progowa jest wyższa niż wartość progowa światła o częstotliwości podstawowej 1064 nm, a jego energia wyjściowa gwałtownie wzrasta po przekroczeniu przez energię pompowania wartości progowej OPO . Zależność energii wyjściowej OPO od wydajności i energii wyjściowej światła o częstotliwości podstawowej pokazano na rysunku, z którego wynika, że sprawność konwersji OPO może sięgać nawet 35%.
W końcu można uzyskać impuls laserowy o długości fali 1,57 μm i energii większej niż 80 mJ oraz szerokość impulsu laserowego 8,5 ns. kąt rozbieżności wyjściowej wiązki laserowej przez ekspander wiązki laserowej wynosi 0,3 mrad. Symulacje i analizy pokazują, że możliwości pomiaru zasięgu pulsacyjnego dalmierza laserowego przy użyciu tego lasera mogą przekraczać 30 km.
| Długość fali | 1570±5 nm |
| Częstotliwość powtórzeń | 20 Hz |
| Kąt rozproszenia wiązki lasera (rozszerzenie wiązki) | 0,3-0,6 mrada |
| Szerokość impulsu | 8,5 ns |
| Energia Pulsu | 80mJ |
| Ciągłe godziny pracy | 5 minut |
| Waga | ≤1,2 kg |
| Temperatura pracy | -40 ℃ ~ 65 ℃ |
| Temperatura przechowywania | -50 ℃ ~ 65 ℃ |
Oprócz ulepszania własnych inwestycji w badania i rozwój technologii, wzmacniania konstrukcji zespołu badawczo-rozwojowego i doskonalenia systemu innowacji technologicznych w zakresie badań i rozwoju, Lumispot Tech aktywnie współpracuje również z zewnętrznymi instytucjami badawczymi w zakresie badań przemysłowo-uniwersyteckich i nawiązał dobrą współpracę z krajowi znani eksperci branżowi. Podstawowa technologia i kluczowe komponenty zostały opracowane niezależnie, wszystkie kluczowe komponenty zostały opracowane i wyprodukowane niezależnie, a wszystkie urządzenia zostały zlokalizowane. Laser Bright Source wciąż przyspiesza tempo rozwoju technologii i innowacji i będzie nadal wprowadzać tańsze i bardziej niezawodne moduły dalmierzy laserowych zapewniających bezpieczeństwo ludzkiego oka, aby zaspokoić zapotrzebowanie rynku.
Czas publikacji: 21 czerwca 2023 r