Lumispot Technology Co., Ltd., на основе многолетних исследований и разработок, успешно разработала малогабаритный и легкий импульсный лазер с энергией 80 мДж, частотой повторения 20 Гц и безопасной для человеческого глаза длиной волны 1,57 мкм. Этот результат исследования был достигнут за счет повышения эффективности передачи KTP-OPO и оптимизации выходной мощности модуля диодного лазера источника накачки. Согласно результатам испытаний, этот лазер соответствует широкому диапазону рабочих температур от -45 ℃ до 65 ℃ с превосходной производительностью, достигая передового уровня в Китае.
Импульсный лазерный дальномер — это прибор для измерения расстояния, использующий преимущество лазерного импульса, направленного на цель, с такими достоинствами, как высокоточная дальномерная способность, сильная помехоустойчивость и компактная структура. Изделие широко используется в инженерных измерениях и других областях. Этот метод импульсного лазерного дальномера наиболее широко используется в приложениях для измерения больших расстояний. В этом дальномере для больших расстояний предпочтительнее выбрать твердотельный лазер с высокой энергией и малым углом рассеивания луча, используя технологию модуляции добротности для вывода наносекундных лазерных импульсов.
Актуальные тенденции развития импульсных лазерных дальномеров следующие:
(1) Безопасный для глаз человека лазерный дальномер: оптический параметрический генератор с длиной волны 1,57 мкм постепенно заменяет традиционные лазерные дальномеры с длиной волны 1,06 мкм в большинстве областей дальномерного применения.
(2) Миниатюрный дистанционный лазерный дальномер с небольшими размерами и легким весом.
С улучшением производительности систем обнаружения и визуализации требуются дистанционные лазерные дальномеры, способные измерять небольшие цели площадью 0,1 м² на расстоянии более 20 км. Поэтому необходимо срочно изучить высокопроизводительный лазерный дальномер.
В последние годы компания Lumispot Tech приложила усилия к исследованию, проектированию, производству и продаже безопасного для глаз твердотельного лазера с длиной волны 1,57 мкм, малым углом рассеивания луча и высокими эксплуатационными характеристиками.
Недавно компания Lumispot Tech разработала безопасный для глаз лазер с длиной волны 1,57 мкм, воздушным охлаждением, высокой пиковой мощностью и компактной структурой, что стало результатом практического спроса в рамках исследований по минимизации дальномерных лазеров дальнего действия. После эксперимента этот лазер продемонстрировал широкие перспективы применения, обладая превосходной производительностью, высокой адаптивностью к окружающей среде в широком диапазоне рабочих температур от -40 до 65 градусов по Цельсию.
С помощью следующего уравнения, с фиксированным количеством других ссылок, путем улучшения пиковой выходной мощности и уменьшения угла рассеяния луча, можно улучшить дальность измерения дальномера. В результате, 2 фактора: значение пиковой выходной мощности и малый угол рассеяния луча компактная структура лазера с функцией воздушного охлаждения является ключевой частью, определяющей способность измерения расстояния конкретного дальномера.
Ключевой частью для реализации лазера с безопасной для человеческого глаза длиной волны является оптический параметрический генератор (OPO), включая возможность нелинейного кристалла, метод согласования фаз и конструкцию внутренней структуры OPO. Выбор нелинейного кристалла зависит от большого нелинейного коэффициента, высокого порога устойчивости к повреждениям, стабильных химических и физических свойств и зрелых методов выращивания и т. д., согласование фаз должно иметь приоритет. Выберите некритический метод согласования фаз с большим углом приема и малым углом выхода; структура полости OPO должна учитывать эффективность и качество луча на основе обеспечения надежности. Кривая изменения выходной длины волны KTP-OPO с углом согласования фаз, когда θ = 90°, сигнальный свет может точно выводить безопасный для человеческого глаза лазер. Поэтому спроектированный кристалл разрезается вдоль одной стороны, используется согласование углов θ = 90°, φ = 0°, то есть используется метод согласования классов, когда эффективный нелинейный коэффициент кристалла является наибольшим и нет эффекта дисперсии.
На основе всестороннего рассмотрения вышеуказанной проблемы в сочетании с уровнем развития современной отечественной лазерной техники и оборудования было предложено следующее техническое решение по оптимизации: в ОПГ используется конструкция двухрезонаторного КТР-ОПГ класса II с некритическим фазовым согласованием и внешним резонатором; два КТР-ОПГ расположены вертикально в тандемной структуре для повышения эффективности преобразования и надежности лазера, как показано на рис.Рисунок 1Выше.
Источником накачки является самостоятельная разработка и исследование охлаждаемой полупроводниковой лазерной решетки с рабочим циклом не более 2%, пиковой мощностью 100 Вт для одной планки и общей рабочей мощностью 12 000 Вт. Прямоугольная призма, плоское полностью отражающее зеркало и поляризатор образуют сложенный поляризационно-связанный выходной резонансный резонатор, а прямоугольная призма и волновая пластина вращаются для получения желаемого выхода лазерной связи 1064 нм. Метод модуляции добротности представляет собой напорную активную электрооптическую модуляцию добротности на основе кристалла KDP.
Рисунок 1Два кристалла КТР, соединенных последовательно
В этом уравнении Prec — наименьшая обнаруживаемая рабочая мощность;
Pout — пиковое выходное значение рабочей мощности;
D — апертура приемной оптической системы;
t — коэффициент пропускания оптической системы;
θ — угол рассеяния излучающего луча лазера;
r — скорость отражения цели;
A — целевая эквивалентная площадь поперечного сечения;
R — наибольший диапазон измерений;
σ — коэффициент поглощения атмосферы.
Рисунок 2: Модуль дугообразной стержневой решетки, разработанный самостоятельно,
с кристаллическим стержнем YAG в середине.
TheРисунок 2представляет собой дугообразные стержневые стопки, помещающие кристаллические стержни YAG в качестве лазерной среды внутри модуля с концентрацией 1%. Для разрешения противоречия между боковым движением лазера и симметричным распределением выходного лазерного излучения было использовано симметричное распределение массива LD под углом 120 градусов. Источник накачки - длина волны 1064 нм, два модуля изогнутых стержневых массивов мощностью 6000 Вт в последовательной полупроводниковой тандемной накачке. Выходная энергия составляет 0-250 мДж с шириной импульса около 10 нс и высокой частотой 20 Гц. используется складчатый резонатор, а лазер с длиной волны 1,57 мкм выводится после тандемного нелинейного кристалла KTP.
График 3Габаритный чертеж импульсного лазера с длиной волны 1,57 мкм
График 4:1.57um импульсный лазерный образец оборудования
График 5:Выход 1,57 мкм
График 6:Эффективность преобразования источника накачки
Адаптация измерения энергии лазера для измерения выходной мощности 2 видов длин волн соответственно. Согласно графику, показанному ниже, результатом значения энергии было среднее значение, работающее при 20 Гц с рабочим периодом 1 мин. Среди них энергия, генерируемая лазером с длиной волны 1,57 мкм, имеет последовательное изменение с отношением энергии источника накачки с длиной волны 1064 нм. Когда энергия источника накачки равна 220 мДж, выходная энергия лазера с длиной волны 1,57 мкм может достигать 80 мДж, с коэффициентом преобразования до 35%. Поскольку световой сигнал OPO генерируется под действием определенной плотности мощности света основной частоты, его пороговое значение выше порогового значения света основной частоты 1064 нм, и его выходная энергия быстро увеличивается после того, как энергия накачки превышает пороговое значение OPO. Зависимость выходной энергии и эффективности ОПГ от выходной энергии света основной частоты показана на рисунке, из которого видно, что эффективность преобразования ОПГ может достигать 35%.
Наконец, можно получить выходной лазерный импульс с длиной волны 1,57 мкм, энергией более 80 мДж и шириной лазерного импульса 8,5 нс. Угол расхождения выходного лазерного луча через расширитель лазерного луча составляет 0,3 мрад. Моделирование и анализ показывают, что дальность измерения импульсным лазерным дальномером с использованием этого лазера может превышать 30 км.
| Длина волны | 1570±5нм |
| Частота повторения | 20 Гц |
| Угол рассеивания лазерного луча (расширение луча) | 0,3-0,6 мрад |
| Ширина импульса | 8.5нс |
| Импульсная энергия | 80мДж |
| Непрерывные рабочие часы | 5мин |
| Масса | ≤1,2 кг |
| Рабочая температура | -40℃~65℃ |
| Температура хранения | -50℃~65℃ |
Помимо улучшения собственных инвестиций в исследования и разработки технологий, укрепления команды НИОКР и совершенствования инновационной системы НИОКР технологий, Lumispot Tech также активно сотрудничает с внешними исследовательскими институтами в области исследований в области промышленности, университета и установила хорошие отношения сотрудничества с известными отечественными отраслевыми экспертами. Основная технология и ключевые компоненты были разработаны независимо, все ключевые компоненты были разработаны и изготовлены независимо, и все устройства были локализованы. Bright Source Laser по-прежнему ускоряет темпы развития технологий и инноваций и продолжит внедрять более дешевые и более надежные модули лазерных дальномеров с безопасностью для глаз человека для удовлетворения рыночного спроса.
Время публикации: 21 июня 2023 г.