Компания Lumispot Technology Co., Ltd., основываясь на многолетних исследованиях и разработках, успешно разработала небольшой и легкий импульсный лазер с энергией 80 мДж, частотой повторения 20 Гц и безопасной для человеческого глаза длиной волны 1,57 мкм. Данный результат исследования был достигнут за счет повышения эффективности разговора КТП-ОПО и оптимизации выходной мощности диодного лазерного модуля источника накачки. Согласно результатам испытаний, этот лазер соответствует широкому диапазону рабочих температур от -45 ℃ до 65 ℃ с отличными характеристиками, достигая передового уровня в Китае.
Импульсный лазерный дальномер - это прибор для измерения расстояний, благодаря преимуществу лазерного импульса, направленного на цель, с преимуществами высокоточного дальномера, сильной защиты от помех и компактной структуры. Продукт широко используется в инженерных измерениях и других областях. Этот метод импульсного лазерного дальномера наиболее широко используется при измерении больших расстояний. В этом дальномере дальнего действия предпочтительнее выбирать твердотельный лазер с высокой энергией и малым углом рассеяния луча, использующий технологию модуляции добротности для вывода наносекундных лазерных импульсов.
Актуальными тенденциями развития импульсных лазерных дальномеров являются следующие:
(1) Безопасный для глаз человека лазерный дальномер: оптический параметрический генератор 1,57 мкм постепенно заменяет положение традиционного лазерного дальномера с длиной волны 1,06 мкм в большинстве областей дальномера.
(2) Миниатюрный дистанционный лазерный дальномер небольшого размера и легкого веса.
С улучшением характеристик 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 Lumispot Tech приложила усилия к исследованию, проектированию, производству и продаже безопасного для глаз твердотельного лазера с длиной волны 1,57 мкм, малым углом рассеяния луча и высокими эксплуатационными характеристиками.
Недавно компания Lumispot Tech разработала безопасный для глаз лазер с длиной волны 1,57 мкм с воздушным охлаждением, высокой пиковой мощностью и компактной конструкцией, что является результатом практической потребности в исследовании минимизации лазерного дальномера на большие расстояния. После эксперимента этот лазер демонстрирует широкий спектр возможностей. Перспективы применения, обладают отличными характеристиками, высокой адаптируемостью к окружающей среде в широком диапазоне рабочих температур от - 40 до 65 градусов Цельсия,
С помощью следующего уравнения с фиксированным количеством других эталонов за счет улучшения пиковой выходной мощности и уменьшения угла рассеяния луча можно улучшить дальность измерения дальномера. В результате два фактора: значение пиковой выходной мощности и небольшой угол рассеяния луча, компактная структура лазера с функцией воздушного охлаждения являются ключевой частью, определяющей способность конкретного дальномера измерять расстояния.
Ключевой частью реализации лазера с длиной волны, безопасной для человеческого глаза, является технология оптического параметрического генератора (OPO), включая вариант нелинейного кристалла, метод фазового согласования и дизайн внутренней структуры OPO. Выбор нелинейного кристалла зависит от большого коэффициента нелинейности, высокого порога устойчивости к повреждениям, стабильных химических и физических свойств, отработанных методов выращивания и т. д., приоритет должен иметь фазовое согласование. Выбрать некритичный метод фазового синхронизма с большим углом приема и малым углом отклонения; Структура резонатора OPO должна учитывать эффективность и качество луча на основе обеспечения надежности. Кривая изменения выходной длины волны KTP-OPO с углом фазового согласования, когда θ = 90 °, сигнальный свет может точно выводить человеческий глаз безопасно лазер. Таким образом, спроектированный кристалл разрезается по одной стороне, используется угол согласования θ=90°, φ=0°, то есть используется метод сопоставления классов, когда эффективный нелинейный коэффициент кристалла является наибольшим и нет эффекта дисперсии. .
Основываясь на всестороннем рассмотрении вышеуказанной проблемы, в сочетании с уровнем развития современной отечественной лазерной техники и оборудования, техническое решение по оптимизации заключается в следующем: В ОПО используется некритический фазосинхронный внешний резонатор класса II с двумя резонаторами КТП-ОПО. дизайн; 2 KTP-OPO расположены вертикально в тандемной конструкции для повышения эффективности преобразования и надежности лазера, как показано на рисунке.Рисунок 1Выше.
Источником накачки является самостоятельно разработанная полупроводниковая лазерная матрица с кондуктивным охлаждением, рабочим циклом не более 2%, пиковой мощностью 100 Вт на один стержень и общей рабочей мощностью 12 000 Вт. Прямоугольная призма, плоское всеотражающее зеркало и поляризатор образуют сложенную выходную резонансную полость со связанной поляризацией, а прямоугольная призма и волновая пластинка вращаются для получения желаемого выходного сигнала лазерной связи 1064 нм. Метод модуляции добротности представляет собой активную электрооптическую модуляцию добротности под давлением на основе кристалла KDP.
Рисунок 1Два кристалла КТР, соединенные последовательно.
В этом уравнении Prec — это 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 атмосферного поглощения.
Рисунок 2: Модуль дугообразных стержней посредством самостоятельной разработки,
со стержнем из кристалла YAG посередине.
Рисунок 2представляет собой стопки дугообразных стержней, в которых в качестве лазерной среды внутри модуля используются кристаллические стержни YAG с концентрацией 1%. Для разрешения противоречия между боковым перемещением лазера и симметричным распределением мощности лазера было использовано симметричное распределение массива ЛД под углом 120 градусов. Источником накачки является длина волны 1064 нм, два модуля с изогнутой решеткой мощностью 6000 Вт, соединенные последовательно полупроводниковой тандемной накачкой. Выходная энергия составляет 0–250 мДж, длительность импульса около 10 нс и высокая частота 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:Оборудование для образцов импульсного лазера с длиной волны 1,57 мкм
График 5:Выход 1,57 мкм
График 6:Эффективность преобразования источника накачки
Адаптация измерения энергии лазера для измерения выходной мощности двух видов длин волн соответственно. Согласно графику, показанному ниже, результат значения энергии представлял собой среднее значение при работе при частоте 20 Гц и рабочем периоде 1 минута. Среди них энергия, генерируемая лазером с длиной волны 1,57 мкм, имеет соответствующее изменение в зависимости от 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, при этом коэффициент преобразования достигает 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, а его выходная энергия быстро увеличивается после того, как энергия накачки превышает пороговое значение OPO. . Связь между выходной энергией ОПГ и КПД с энергией светового выхода основной частоты показана на рисунке, из которого видно, что КПД преобразования ОПГ может достигать 35%.
Наконец, можно достичь выходного лазерного импульса с длиной волны 1,57 мкм, энергией более 80 мДж и длительностью лазерного импульса 8,5 нс. угол расхождения выходного лазерного луча через расширитель лазерного луча составляет 0,3мрад. Моделирование и анализ показывают, что дальность измерения импульсного лазерного дальномера с использованием этого лазера может превышать 30 км.
| Длина волны | 1570±5 нм |
| Частота повторения | 20 Гц |
| Угол рассеяния лазерного луча (расширение луча) | 0,3-0,6мрад |
| Ширина импульса | 8,5 нс |
| Импульсная энергия | 80 мДж |
| Непрерывное рабочее время | 5 минут |
| Масса | ≤1,2 кг |
| Рабочая температура | -40℃~65℃ |
| Температура хранения | -50℃~65℃ |
Помимо улучшения собственных инвестиций в технологические исследования и разработки, укрепления команды по исследованиям и разработкам и совершенствования инновационной системы технологических исследований и разработок, Lumispot Tech также активно сотрудничает с внешними исследовательскими институтами в области отраслевых, университетских исследований и установила хорошие отношения сотрудничества с отечественные известные эксперты отрасли. Основная технология и ключевые компоненты были разработаны независимо, все ключевые компоненты были разработаны и изготовлены независимо, а все устройства локализованы. Bright Source Laser по-прежнему ускоряет темпы развития технологий и инноваций и продолжит внедрять более дешевые и более надежные модули лазерных дальномеров, безопасных для глаз человека, чтобы удовлетворить рыночный спрос.
Время публикации: 21 июня 2023 г.