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 bezpiecznej dla ludzkiego oka długości fali 1,57 μm. Ten wynik badań został osiągnięty poprzez zwiększenie wydajności konwersacji KTP-OPO i optymalizację wyjścia modułu lasera diodowego źródła pompującego. Zgodnie z wynikiem testu, laser ten spełnia szerokie wymagania dotyczące temperatury roboczej od -45 ℃ do 65 ℃ z doskonałą wydajnością, osiągając zaawansowany poziom w Chinach.
Pulsed Laser Rangefinder to przyrząd do pomiaru odległości, wykorzystujący zaletę impulsu laserowego skierowanego na cel, z zaletami wysokiej precyzji pomiaru odległości, silnych zdolności przeciwzakłóceniowych i kompaktowej konstrukcji. Produkt jest szeroko stosowany w pomiarach inżynieryjnych i innych dziedzinach. Ta metoda pomiaru odległości za pomocą impulsowego lasera jest najczęściej stosowana w zastosowaniach pomiaru dalekiego zasięgu. W tym dalmierzu dalekiego zasięgu bardziej preferowany jest wybór lasera półprzewodnikowego o wysokiej energii i małym kącie rozproszenia wiązki, wykorzystującego technologię Q-switching do wyprowadzania nanosekundowych impulsów laserowych.
Istotne trendy w dziedzinie dalmierzy laserowych impulsowych przedstawiają się następująco:
(1) Bezpieczny dla ludzkiego oka dalmierz laserowy: Optyczny oscylator parametryczny o długości fali 1,57 um stopniowo zastępuje tradycyjny dalmierz laserowy o długości fali 1,06 um w większości dziedzin pomiaru odległości.
(2) Miniaturowy zdalny dalmierz laserowy o niewielkich rozmiarach i małej wadze.
Wraz z udoskonaleniem wydajności systemów wykrywania i obrazowania, potrzebne są zdalne dalmierze laserowe zdolne do pomiaru małych celów o powierzchni 0,1 m² na odległość 20 km. Dlatego pilnie potrzebne jest zbadanie wysokowydajnego dalmierza laserowego.
W ostatnich latach firma Lumispot Tech skupiła się na badaniach, projektowaniu, produkcji i sprzedaży bezpiecznego dla oka lasera półprzewodnikowego o długości fali 1,57 um, małym kącie rozpraszania wiązki i wysokiej wydajności operacyjnej.
Niedawno firma Lumispot Tech zaprojektowała bezpieczny dla oka laser chłodzony powietrzem o długości fali 1,57 um, dużej mocy szczytowej i kompaktowej konstrukcji, będący 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.
Poprzez poniższe równanie, z ustaloną ilością innego odniesienia, poprzez poprawę szczytowej mocy wyjściowej i zmniejszenie kąta rozpraszania wiązki, można poprawić odległość pomiarową dalmierza. W rezultacie 2 czynniki: wartość szczytowej mocy wyjściowej i mały kąt rozpraszania wiązki kompaktowej konstrukcji lasera z funkcją chłodzenia powietrzem jest kluczową częścią decydującą o zdolności pomiaru odległości konkretnego dalmierza.
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 międzyiolowej OPO. Wybór kryształu nieliniowego zależy od dużego współczynnika nieliniowego, wysokiego progu odporności na uszkodzenia, stabilnych właściwości chemicznych i fizycznych oraz dojrzałych technik wzrostu itp., dopasowanie fazowe powinno mieć pierwszeństwo. Wybierz niekrytyczną metodę dopasowania fazowego z dużym kątem akceptacji i małym kątem wyjścia; Struktura wnęki OPO powinna uwzględniać wydajność i jakość wiązki na podstawie zapewnienia 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, używane dopasowanie kątowe θ = 90°, φ = 0°, to znaczy zastosowanie metody 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 wnęką zewnętrzną i dopasowaniem fazowym klasy II, która nie jest krytyczna; 2 KTP-OPO pada pionowo w strukturze tandemowej, aby poprawić wydajność konwersji i niezawodność lasera, jak pokazano na rysunku.Rysunek 1Powyżej.
Źródłem pompy jest samodzielna i opracowana, chłodzona przewodząco matryca laserowa półprzewodnikowa 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 polaryzacyjnie sprzężoną wyjściową wnękę rezonansową, a pryzmat kątowy i płytka falowa są obracane w celu uzyskania pożądanego sprzężenia wyjściowego lasera 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 współczynnikiem przepuszczalności układu optycznego;
θ jest kątem rozproszenia wiązki emitującej laser;
r jest współczynnikiem odbicia celu;
A jest docelowym ekwiwalentnym obszarem przekroju poprzecznego;
R jest największym zakresem pomiarowym;
σ jest współczynnikiem absorpcji atmosferycznej.
Rysunek 2:Moduł układu prętów w kształcie łuku powstał w wyniku samodzielnego rozwoju,
z prętem kryształu YAG w środku.
TenRysunek 2to łukowate stosy prętów, umieszczające pręty kryształu YAG jako ośrodek laserowy wewnątrz modułu, o stężeniu 1%. Aby rozwiązać sprzeczność między bocznym ruchem lasera a symetrycznym rozkładem wyjścia lasera, zastosowano symetryczny rozkład matrycy LD pod kątem 120 stopni. Źródłem pompy jest długość fali 1064 nm, dwa moduły zakrzywionych matryc prętów o mocy 6000 W w szeregowym tandemowym pompowaniu półprzewodnikowym. Energia wyjściowa wynosi 0-250 mJ przy szerokości impulsu około 10 ns i wysokiej częstotliwości 20 Hz. zastosowano złożoną wnękę, 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 4:1,57um długość fali lasera impulsowego próbka sprzętu
Wykres 5:Wyjście 1,57μm
Wykres 6:Sprawność konwersji źródła pompy
Adaptacja pomiaru energii lasera do pomiaru mocy wyjściowej 2 rodzajów długości fali odpowiednio. Zgodnie z wykresem pokazanym poniżej, wynik wartości energii był średnią wartością pracującą pod 20 Hz z okresem pracy 1 min. Wśród nich, energia generowana przez laser o długości fali 1,57 um ma konsekwentną zmianę w relacji z energią źródła pompującego o długości fali 1064 nm. Gdy energia źródła pompującego jest równa 220 mJ, energia wyjściowa lasera o długości fali 1,57 um jest w stanie osiągnąć 80 mJ, przy współczynniku konwersji do 35%. Ponieważ światło sygnału 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 szybko wzrasta po przekroczeniu przez energię pompującą wartości progowej OPO. Na rysunku pokazano zależność pomiędzy energią wyjściową i sprawnością OPO a energią wyjściową światła o częstotliwości podstawowej, z którego wynika, 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 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 pulsacyjna | 80mJ |
| Ciągłe godziny pracy | 5 minut |
| Waga | ≤1,2 kg |
| Temperatura pracy | -40℃~65℃ |
| Temperatura przechowywania | -50℃~65℃ |
Oprócz poprawy własnych inwestycji w badania i rozwój technologii, wzmocnienia zespołu ds. badań i rozwoju oraz udoskonalenia systemu innowacji badawczo-rozwojowych technologii, Lumispot Tech aktywnie współpracuje również z zewnętrznymi instytucjami badawczymi w zakresie przemysłu-uniwersytetu-badań i nawiązał dobre relacje współpracy z krajowymi znanymi ekspertami branżowymi. Podstawowa technologia i kluczowe komponenty zostały opracowane niezależnie, wszystkie kluczowe komponenty zostały opracowane i wyprodukowane niezależnie, a wszystkie urządzenia zostały zlokalizowane. Bright Source Laser nadal przyspiesza tempo rozwoju technologii i innowacji i będzie nadal wprowadzać tańsze i bardziej niezawodne moduły dalmierza laserowego bezpieczeństwa ludzkiego oka, aby zaspokoić popyt rynkowy.
Czas publikacji: 21-06-2023