Lumispot Technology Co., Ltd., pe baza anilor de cercetare și dezvoltare, a dezvoltat cu succes un laser pulsat de dimensiuni mici și greutate redusă, cu o energie de 80mJ, o frecvență de repetiție de 20 Hz și o lungime de undă sigură pentru ochiul uman de 1,57 μm. Acest rezultat al cercetării a fost obținut prin creșterea eficienței de conversație a KTP-OPO și optimizarea puterii de ieșire a modulului laser cu diodă sursă pompă. Conform rezultatelor testelor, acest laser îndeplinește cerințele largi de temperatură de funcționare de la -45 ℃ la 65 ℃, cu performanțe excelente, atingând nivelul avansat din China.
Telemetrul laser pulsat este un instrument de măsurare a distanței care are avantajul direcționării impulsurilor laser către țintă, având avantajele capacității de telemetrie de înaltă precizie, a capacității anti-interferențe puternice și a structurii compacte. Produsul este utilizat pe scară largă în măsurători inginerești și în alte domenii. Această metodă de telemetrie cu laser pulsat este cea mai utilizată în aplicațiile de măsurare a distanței lungi. În cazul acestui telemetru de distanțe lungi, este preferabil să se aleagă laserul în stare solidă cu energie ridicată și unghi mic de împrăștiere a fasciculului, utilizând tehnologia de comutare Q pentru a emite impulsuri laser de nanosecunde.
Tendințele relevante ale telemetrelor cu laser pulsat sunt următoarele:
(1) Telemetru laser sigur pentru ochiul uman: Oscilatorul parametric optic de 1,57 µm înlocuiește treptat poziția telemetrului laser tradițional cu lungimea de undă de 1,06 µm în majoritatea câmpurilor de telemetrie.
(2) Telemetru laser miniaturizat cu telecomandă, de dimensiuni reduse și greutate redusă.
Odată cu îmbunătățirea performanței sistemelor de detectare și imagistică, sunt necesare telemetre laser de la distanță, capabile să măsoare ținte mici de 0,1 m² pe o distanță de 20 km. Prin urmare, este urgent să se studieze telemetrul laser de înaltă performanță.
În ultimii ani, Lumispot Tech a depus eforturi pentru cercetarea, proiectarea, producția și vânzarea laserului în stare solidă, sigur pentru ochi, cu lungimea de undă de 1,57 µm, cu unghi mic de împrăștiere a fasciculului și performanță de funcționare ridicată.
Recent, Lumispot Tech a proiectat un laser răcit cu aer, cu o lungime de undă sigură pentru ochi, de 1,57 µm, cu putere de vârf mare și structură compactă, rezultat al cerințelor practice din cercetarea telemetrelor laser de distanță lungă prin minimizare. În urma experimentului, acest laser a demonstrat perspective largi de aplicare, având performanțe excelente și o adaptabilitate puternică la medii în intervalul larg de temperaturi de funcționare de la -40 la 65 de grade Celsius.
Prin următoarea ecuație, cu o cantitate fixă de referință, prin îmbunătățirea puterii de ieșire de vârf și scăderea unghiului de împrăștiere a fasciculului, se poate îmbunătăți distanța de măsurare a telemetrului. Drept urmare, cei 2 factori: valoarea puterii de ieșire de vârf și unghiul mic de împrăștiere a fasciculului, cu structură compactă a laserului cu funcție de răcire cu aer, reprezintă elementul cheie care decide capacitatea de măsurare a distanței unui anumit telemetru.
Elementul cheie pentru realizarea unui laser cu o lungime de undă sigură pentru ochiul uman este tehnica oscilatorului parametric optic (OPO), inclusiv opțiunea cristalului neliniar, metoda de potrivire a fazei și designul structurii interioare OPO. Alegerea cristalului neliniar depinde de coeficientul neliniar mare, pragul ridicat de rezistență la deteriorare, proprietățile chimice și fizice stabile și tehnicile de creștere mature etc., potrivirea fazei ar trebui să aibă prioritate. Selectați o metodă de potrivire a fazei necritică cu unghi de acceptare mare și unghi de deviere mic; Structura cavității OPO ar trebui să ia în considerare eficiența și calitatea fasciculului pe baza asigurării fiabilității. Curba de modificare a lungimii de undă de ieșire KTP-OPO cu unghiul de potrivire a fazei, când θ=90°, lumina semnalului poate emite exact laserul sigur pentru ochiul uman. Prin urmare, cristalul proiectat este tăiat de-a lungul uneia dintre laturi, unghiul de potrivire utilizat este θ=90°, φ=0°, adică se utilizează metoda de potrivire a claselor, atunci când coeficientul neliniar efectiv al cristalului este cel mai mare și nu există efect de dispersie.
Pe baza unei analize cuprinzătoare a problemei menționate mai sus, combinată cu nivelul de dezvoltare al tehnicii și echipamentelor laser interne actuale, soluția tehnică de optimizare este: OPO adoptă un design KTP-OPO cu cavitate externă, cu potrivire de fază necritică, de clasa II; cele 2 KTP-OPO sunt incidente vertical într-o structură tandem pentru a îmbunătăți eficiența conversiei și fiabilitatea laserului, așa cum se arată înFigura 1Mai sus.
Sursa pompei este o rețea laser semiconductoare răcite conductiv, dezvoltată și realizată în cadrul unei cercetări proprii, cu un ciclu de funcționare de maximum 2%, o putere de vârf de 100 W pentru o singură bară și o putere totală de lucru de 12.000 W. Prisma în unghi drept, oglinda planară reflectorizantă și polarizatorul formează o cavitate rezonantă de ieșire cuplată prin polarizare, pliată, iar prisma în unghi drept și placa de undă sunt rotite pentru a obține ieșirea de cuplare laser dorită de 1064 nm. Metoda de modulație Q este o modulație Q electro-optică activă presurizată bazată pe cristal KDP.
Figura 1Două cristale KTP conectate în serie
În această ecuație, Prec este cea mai mică putere mecanică detectabilă;
Pout este valoarea maximă a puterii mecanice;
D este diafragma sistemului optic receptor;
t este transmitanța sistemului optic;
θ este unghiul de împrăștiere a fasciculului emițător al laserului;
r este rata de reflexie a țintei;
A este aria secțiunii transversale echivalente țintă;
R este cel mai mare interval de măsurare;
σ este coeficientul de absorbție atmosferică.
Figura 2Modulul de matrice de bare în formă de arc prin dezvoltare proprie,
cu tija de cristal YAG în mijloc.
Cel/Cea/Cei/CeleFigura 2reprezintă stivele de bare în formă de arc, plasând barele de cristal YAG ca mediu laser în interiorul modulului, cu o concentrație de 1%. Pentru a rezolva contradicția dintre mișcarea laterală a laserului și distribuția simetrică a ieșirii laserului, s-a utilizat o distribuție simetrică a rețelei LD la un unghi de 120 de grade. Sursa de pompare este o lungime de undă de 1064 nm, două module de bare curbate cu matrice de 6000 W în serie, pompate în tandem cu semiconductori. Energia de ieșire este de 0-250 mJ, cu o lățime a impulsului de aproximativ 10 ns și o frecvență mare de 20 Hz. Se utilizează o cavitate pliată, iar laserul cu lungimea de undă de 1,57 μm este emis după un cristal neliniar KTP în tandem.
Graficul 3Desenul dimensional al unui laser pulsat cu lungimea de undă de 1,57 µm
Graficul 4Echipament de eșantionare cu laser pulsat cu lungime de undă de 1,57 µm
Graficul 5:Ieșire de 1,57 μm
Graficul 6:Randamentul de conversie al sursei de pompare
Adaptarea măsurătorii energiei laser pentru a măsura puterea de ieșire a 2 tipuri de lungimi de undă, respectiv. Conform graficului de mai jos, rezultatul valorii energiei a fost valoarea medie funcționând la 20Hz cu o perioadă de funcționare de 1 minut. Printre acestea, energia generată de laserul cu lungimea de undă de 1,57 µm are o modificare consecventă în funcție de relația energiei sursei de pompare cu lungimea de undă de 1064 nm. Când energia sursei de pompare este egală cu 220 mJ, energia de ieșire a laserului cu lungimea de undă de 1,57 µm poate atinge 80 mJ, cu o rată de conversie de până la 35%. Deoarece lumina semnalului OPO este generată sub acțiunea unei anumite densități de putere a luminii de frecvență fundamentală, valoarea sa prag este mai mare decât valoarea prag a luminii de frecvență fundamentală de 1064 nm, iar energia sa de ieșire crește rapid după ce energia de pompare depășește valoarea prag OPO. Relația dintre energia și eficiența de ieșire a OPO cu energia de ieșire a luminii la frecvența fundamentală este prezentată în figură, din care se poate observa că eficiența de conversie a OPO poate ajunge până la 35%.
În cele din urmă, se poate obține o ieșire a impulsului laser cu o lungime de undă de 1,57 μm, cu o energie mai mare de 80 mJ și o lățime a impulsului laser de 8,5 ns. Unghiul de divergență al fasciculului laser de ieșire prin expansorul fasciculului laser este de 0,3 mrad. Simulările și analizele arată că capacitatea de măsurare a distanței a unui telemetru laser pulsat care utilizează acest laser poate depăși 30 km.
| Lungime de undă | 1570±5nm |
| Frecvența de repetiție | 20Hz |
| Unghiul de împrăștiere a fasciculului laser (extinderea fasciculului) | 0,3-0,6 mrad |
| Lățimea impulsului | 8,5 ns |
| Energie pulsată | 80mJ |
| Ore de lucru continue | 5 minute |
| Greutate | ≤1,2 kg |
| Temperatura de lucru | -40℃~65℃ |
| Temperatura de depozitare | -50℃~65℃ |
Pe lângă îmbunătățirea propriilor investiții în cercetare și dezvoltare tehnologică, consolidarea structurii echipei de cercetare și dezvoltare și perfecționarea sistemului de inovare în cercetare și dezvoltare tehnologică, Lumispot Tech cooperează activ și cu instituții de cercetare externe în domeniile industrie-universitate-cercetare și a stabilit o relație bună de cooperare cu experți renumiți din industrie, din industrie. Tehnologia de bază și componentele cheie au fost dezvoltate independent, toate componentele cheie au fost dezvoltate și fabricate independent, iar toate dispozitivele au fost localizate. Bright Source Laser continuă să accelereze ritmul dezvoltării și inovării tehnologice și va continua să introducă module laser de telemetru pentru siguranța ochilor, mai ieftine și mai fiabile, pentru a satisface cererea pieței.
Data publicării: 21 iunie 2023