W dziedzinie laserowego pomiaru odległości, oznaczania celów i LiDAR, nadajniki laserowe Er:Glass stały się szeroko stosowane jako lasery półprzewodnikowe średniej podczerwieni ze względu na doskonałe bezpieczeństwo dla oczu i kompaktową konstrukcję. Spośród ich parametrów wydajnościowych, energia impulsu odgrywa kluczową rolę w określaniu zdolności wykrywania, zasięgu i ogólnej reakcji systemu. Niniejszy artykuł oferuje dogłębną analizę energii impulsu nadajników laserowych Er:Glass.
1. Czym jest energia pulsu?
Energia impulsu odnosi się do ilości energii emitowanej przez laser w każdym impulsie, zazwyczaj mierzonej w milidżulach (mJ). Jest to iloczyn mocy szczytowej i czasu trwania impulsu: E = Pszczyt×τGdzie: E to energia impulsu, Pszczyt jest mocą szczytową,τ jest szerokością impulsu.
Dla typowych laserów Er:Glass pracujących przy 1535 nm—długość fali w paśmie bezpiecznym dla oka klasy 1—Wysoka energia impulsu może być uzyskana przy jednoczesnym zachowaniu bezpieczeństwa, co sprawia, że urządzenia te są szczególnie przydatne w zastosowaniach przenośnych i zewnętrznych.
2. Zakres energii impulsu laserów Er:Glass
W zależności od konstrukcji, metody pompowania i zamierzonego zastosowania, komercyjne nadajniki laserowe Er:Glass oferują energię pojedynczego impulsu rzędu kilkudziesięciu mikrodżuli (μJ) do kilkudziesięciu milidżuli (mJ).
Generalnie, nadajniki laserowe Er:Glass stosowane w miniaturowych modułach pomiaru odległości charakteryzują się energią impulsu od 0,1 do 1 mJ. W przypadku znaczników celu dalekiego zasięgu, zazwyczaj wymagane jest od 5 do 20 mJ, podczas gdy systemy wojskowe lub przemysłowe mogą przekraczać 30 mJ, często wykorzystując struktury wzmacniające z podwójnym prętem lub wielostopniowe, aby uzyskać wyższą moc wyjściową.
Wyższa energia impulsu zazwyczaj przekłada się na lepszą skuteczność wykrywania, zwłaszcza w trudnych warunkach, takich jak słabe sygnały powrotne lub zakłócenia środowiskowe na dużych odległościach.
3. Czynniki wpływające na energię impulsu
①Wydajność źródła pompy
Lasery Er:Glass są zazwyczaj pompowane za pomocą diod laserowych (LD) lub lamp błyskowych. LD oferują wyższą wydajność i kompaktowość, ale wymagają precyzyjnej kontroli termicznej i obwodu sterującego.
②Stężenie dopingu i długość pręta
Różne materiały bazowe, takie jak Er:YSGG lub Er:Yb:Szkło, różnią się poziomem domieszkowania i długością wzmocnienia, co bezpośrednio wpływa na pojemność magazynowania energii.
③Technologia Q-Switching
Pasywne przełączanie dobroci (np. z kryształami Cr:YAG) upraszcza strukturę, ale oferuje ograniczoną dokładność sterowania. Aktywne przełączanie dobroci (np. z ogniwami Pockelsa) zapewnia większą stabilność i kontrolę energii.
④Zarządzanie termiczne
Przy wysokich energiach impulsów skuteczne odprowadzanie ciepła z pręta lasera i struktury urządzenia ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia stabilności i trwałości sygnału wyjściowego.
4. Dopasowanie energii impulsu do scenariuszy zastosowań
Wybór odpowiedniego nadajnika laserowego Er:Glass w dużej mierze zależy od planowanego zastosowania. Poniżej przedstawiono kilka typowych przypadków użycia i odpowiadające im zalecenia dotyczące energii impulsu:
①Ręczne dalmierze laserowe
Cechy: kompaktowy, energooszczędny, o wysokiej częstotliwości, do pomiarów krótkiego zasięgu
Zalecana energia tętna: 0,5–1 mJ
②Pomiar odległości/unikanie przeszkód za pomocą UAV
Cechy: średni i daleki zasięg, szybka reakcja, niewielka waga
Zalecana energia pulsu: 1–5 mJ
③Wojskowe znaczniki celów
Cechy: wysoka penetracja, silna odporność na zakłócenia, kierowanie atakiem dalekiego zasięgu
Zalecana energia pulsu: 10–30 mJ
④Systemy LiDAR
Funkcje: wysoka częstotliwość powtarzania, skanowanie lub generowanie chmury punktów
Zalecana energia tętna: 0,1–10 mJ
5. Trendy przyszłości: wysoka energia i kompaktowe opakowania
Dzięki ciągłemu postępowi w technologii domieszkowania szkła, strukturach pompujących i materiałach termicznych, nadajniki laserowe Er:Glass ewoluują w kierunku połączenia wysokiej energii, wysokiej częstotliwości repetycji i miniaturyzacji. Na przykład systemy integrujące wielostopniowe wzmocnienie z konstrukcjami z aktywną przełączaniem dobroci (Q-switch) mogą teraz dostarczać ponad 30 mJ na impuls, zachowując jednocześnie kompaktowy współczynnik kształtu.—idealne do pomiarów dalekiego zasięgu i zastosowań obronnych wymagających wysokiej niezawodności.
6. Wnioski
Energia impulsu jest kluczowym wskaźnikiem wydajności, który należy brać pod uwagę przy ocenie i wyborze nadajników laserowych Er:Glass w oparciu o wymagania aplikacji. Wraz z rozwojem technologii laserowych, użytkownicy mogą osiągać wyższą energię wyjściową i większy zasięg w mniejszych, bardziej energooszczędnych urządzeniach. W przypadku systemów wymagających dalekiego zasięgu, bezpieczeństwa oczu i niezawodności operacyjnej, zrozumienie i dobór właściwego zakresu energii impulsu ma kluczowe znaczenie dla maksymalizacji wydajności i wartości systemu.
Jeśli ty'Jeśli szukasz wysokowydajnych nadajników laserowych Er:Glass, skontaktuj się z nami. Oferujemy szeroki wybór modeli o energii impulsu od 0,1 mJ do ponad 30 mJ, odpowiednich do szerokiego zakresu zastosowań w zakresie pomiaru odległości laserowej, LiDAR-u i oznaczania celów.
Czas publikacji: 28 lipca 2025 r.