Firma Lumispot Technology Co., Ltd., w oparciu o wieloletnie badania i rozwój, z powodzeniem opracowała niewielki i lekki laser impulsowy o energii 80 mJ, częstotliwości repetycji 20 Hz i bezpiecznej dla ludzkiego oka długości fali 1,57 μm. Ten wynik badań został osiągnięty dzięki zwiększeniu wydajności konwersji KTP-OPO i optymalizacji mocy wyjściowej modułu lasera diodowego ze źródłem pompującym. Zgodnie z wynikami testów, laser ten spełnia szeroki zakres temperatur pracy od -45°C do 65°C, zapewniając doskonałą wydajność, osiągając poziom zaawansowany w Chinach.
Pulsacyjny dalmierz laserowy to przyrząd do pomiaru odległości wykorzystujący impuls laserowy skierowany na cel, charakteryzujący się wysoką precyzją pomiaru, silną odpornością na zakłócenia oraz kompaktową konstrukcją. Produkt jest szeroko stosowany w pomiarach inżynieryjnych i innych dziedzinach. Ta metoda pomiaru odległości za pomocą impulsowego lasera jest najczęściej stosowana w pomiarach dalekiego zasięgu. W tym dalmierzu o dużym zasięgu, bardziej preferowany jest laser półprzewodnikowy o wysokiej energii i małym kącie rozproszenia wiązki, wykorzystujący technologię Q-switching do generowania nanosekundowych impulsów laserowych.
Oto istotne trendy w zakresie dalmierzy laserowych impulsowych:
(1) Dalmierz laserowy bezpieczny dla ludzkiego oka: Optyczny oscylator parametryczny o długości fali 1,57 um stopniowo zastępuje tradycyjny dalmierz laserowy o długości fali 1,06 um w większości dziedzin dalmierza.
(2) Miniaturowy zdalny dalmierz laserowy o niewielkich rozmiarach i małej wadze.
Wraz z poprawą wydajności systemów detekcji i obrazowania, potrzebne są zdalne dalmierze laserowe zdolne do pomiaru małych obiektów o powierzchni 0,1 m² w odległości 20 km. Dlatego pilnie potrzebne są badania nad wysokowydajnym dalmierzem laserowym.
W ostatnich latach firma Lumispot Tech skoncentrowała się na badaniach, projektowaniu, produkcji i sprzedaży bezpiecznego dla oka lasera półprzewodnikowego o długości fali 1,57 µm, małym kącie rozpraszania wiązki i wysokiej wydajności operacyjnej.
Niedawno firma Lumispot Tech zaprojektowała bezpieczny dla oka laser chłodzony powietrzem o długości fali 1,57um, charakteryzujący się wysoką mocą szczytową i zwartą konstrukcją, co było odpowiedzią na praktyczne zapotrzebowanie w badaniach nad miniaturyzacją dalmierzy laserowych o dużym zasięgu. Po przeprowadzeniu eksperymentu laser ten wykazuje szerokie perspektywy zastosowań, charakteryzuje się doskonałą wydajnością i dużą adaptowalnością do warunków środowiskowych w szerokim zakresie temperatur roboczych od -40 do 65 stopni Celsjusza.
Stosując poniższe równanie, przy stałej wartości odniesienia, poprzez poprawę szczytowej mocy wyjściowej i zmniejszenie kąta rozproszenia wiązki, można poprawić zasięg pomiaru dalmierza. W rezultacie dwa czynniki: wartość szczytowej mocy wyjściowej i mały kąt rozproszenia wiązki – kompaktowy laser z funkcją chłodzenia powietrzem – są kluczowymi czynnikami decydującymi o możliwościach 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 projektowanie struktury międzyiolowej OPO. Wybór kryształu nieliniowego zależy od dużego współczynnika nieliniowego, wysokiego progu odporności na uszkodzenia, stabilnych właściwości chemicznych i fizycznych oraz technik dojrzałego wzrostu itp., dopasowanie fazowe powinno mieć pierwszeństwo. Wybierz niekrytyczną metodę dopasowania fazowego z dużym kątem akceptacji i małym kątem zejścia; Struktura wnęki OPO powinna uwzględniać wydajność i jakość wiązki w oparciu o zapewnienie niezawodności. Krzywa zmiany długości fali wyjściowej KTP-OPO z kątem dopasowania fazowego, gdy θ = 90°, światło sygnałowe może dokładnie wyprowadzić laser bezpieczny dla ludzkiego oka. Dlatego zaprojektowany kryształ jest cięty wzdłuż jednej strony, zastosowano dopasowanie kątowe θ = 90°, φ = 0°, czyli zastosowano metodę dopasowania klas, gdy efektywny współczynnik nieliniowy kryształu jest największy i nie ma efektu dyspersji.
Na podstawie kompleksowego rozważenia powyższego zagadnienia, w połączeniu z poziomem rozwoju obecnej krajowej techniki laserowej i sprzętu, zoptymalizowane rozwiązanie techniczne jest następujące: OPO przyjmuje konstrukcję KTP-OPO z podwójną komorą zewnętrzną i dopasowaniem fazowym klasy II, która nie jest krytyczna; 2 KTP-OPO padają pionowo w strukturze tandemowej, aby poprawić wydajność konwersji i niezawodność lasera, jak pokazano na rysunku.Rysunek 1Powyżej.
Źródłem impulsu jest opracowana przez nas własna, chłodzona przewodząco matryca laserowa z półprzewodnikowym układem laserowym, o współczynniku wypełnienia maksymalnie 2%, mocy szczytowej 100 W dla pojedynczego pręta i całkowitej mocy roboczej 12 000 W. Pryzmat kątowy, płaskie lustro całkowicie odblaskowe i polaryzator tworzą złożoną, sprzężoną polaryzacyjnie, wyjściową wnękę rezonansową, a pryzmat kątowy i płytka falowa są obracane w celu uzyskania pożądanej długości fali sprzężenia laserowego 1064 nm. Metoda modulacji Q to ciśnieniowa, aktywna elektrooptyczna modulacja Q oparta na krysztale KDP.
Rysunek 1Dwa kryształy KTP połączone szeregowo
W tym równaniu Prec jest najmniejszą wykrywalną mocą roboczą;
Pout jest szczytową wartością wyjściową mocy roboczej;
D jest aperturą odbiorczego układu optycznego;
t jest transmitancją układu optycznego;
θ jest kątem rozproszenia wiązki emitującej laser;
r jest współczynnikiem odbicia celu;
A jest docelowym równoważnym obszarem przekroju poprzecznego;
R jest największym zakresem pomiarowym;
σ jest współczynnikiem absorpcji atmosferycznej.
Rysunek 2:Moduł układu prętów w kształcie łuku, opracowany samodzielnie,
z prętem kryształu YAG w środku.
TenRysunek 2Moduł składa się z łukowatych stosów prętów, w których jako ośrodek laserowy wewnątrz modułu umieszczono pręty kryształu YAG o koncentracji 1%. Aby rozwiązać sprzeczność między bocznym ruchem lasera a symetrycznym rozkładem mocy wyjściowej lasera, zastosowano symetryczny rozkład matrycy LD pod kątem 120 stopni. Źródłem pompującym jest fala o długości 1064 nm, dwa moduły półprzewodnikowe o mocy 6000 W z zakrzywioną matrycą prętów połączone szeregowo w tandemowy układ pompujący. Energia wyjściowa wynosi 0–250 mJ przy szerokości impulsu około 10 ns i wysokiej częstotliwości 20 Hz. Zastosowano wnękę falową, a laser o długości fali 1,57 μm jest wyprowadzany po tandemowym nieliniowym krysztale KTP.
Wykres 3Rysunek wymiarowy lasera impulsowego o długości fali 1,57um
Wykres 4:sprzęt do próbkowania lasera impulsowego o długości fali 1,57um
Wykres 5:Wyjście 1,57μm
Wykres 6:Sprawność konwersji źródła pompy
Adaptacja pomiaru energii lasera do pomiaru mocy wyjściowej odpowiednio 2 rodzajów długości fali. Zgodnie z poniższym wykresem, wynik wartości energii był średnią wartością pracy przy częstotliwości 20 Hz i okresie pracy 1 minuty. Wśród nich, energia generowana przez laser o długości fali 1,57 um ma konsekwentną zmianę w relacji do energii źródła pompującego o długości fali 1064 nm. Gdy energia źródła pompującego wynosi 220 mJ, energia wyjściowa lasera o długości fali 1,57 um jest w stanie osiągnąć 80 mJ, przy współczynniku konwersji do 35%. Ponieważ światło sygnałowe OPO jest generowane pod działaniem pewnej 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 rośnie, gdy energia pompująca przekroczy wartość progową OPO. Na rysunku przedstawiono zależność pomiędzy energią wyjściową i sprawnością OPO a energią wyjściową światła o częstotliwości podstawowej. Można z niego wywnioskować, że sprawność konwersji OPO może sięgać nawet 35%.
Ostatecznie można uzyskać impuls laserowy o długości fali 1,57 μm, energii większej niż 80 mJ i szerokości impulsu laserowego 8,5 ns. Kąt rozbieżności wyjściowej wiązki laserowej przechodzącej przez ekspander wiązki laserowej wynosi 0,3 mrad. Symulacje i analizy pokazują, że zasięg pomiaru impulsowego dalmierza laserowego przy użyciu tego lasera może przekroczyć 30 km.
| Długość fali | 1570±5nm |
| Częstotliwość powtarzania | 20Hz |
| Kąt rozproszenia wiązki laserowej (rozszerzenie wiązki) | 0,3-0,6 mrad |
| 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 zwiększania inwestycji w badania i rozwój technologii, wzmacniania zespołu badawczo-rozwojowego oraz doskonalenia systemu innowacji badawczo-rozwojowych, Lumispot Tech aktywnie współpracuje z zewnętrznymi instytucjami badawczymi działającymi na styku przemysłu, uczelni i badań, nawiązując przy tym dobre relacje z uznanymi krajowymi ekspertami branżowymi. Kluczowa technologia i kluczowe komponenty zostały opracowane niezależnie, wszystkie kluczowe komponenty zostały opracowane i wyprodukowane niezależnie, a wszystkie urządzenia zostały zlokalizowane. Firma Bright Source Laser stale przyspiesza tempo rozwoju technologii i innowacji i będzie nadal wprowadzać tańsze i bardziej niezawodne moduły dalmierzy laserowych, aby sprostać zapotrzebowaniu rynku.
Czas publikacji: 21-06-2023