В области лазерной локации, целеуказания и лидаров твердотельные лазеры на основе эрбиевого стекла (Er:Glass) получили широкое распространение благодаря своей высокой безопасности для глаз и компактной конструкции. Среди их рабочих характеристик энергия импульса играет решающую роль в определении способности обнаружения, дальности действия и общей скорости реагирования системы. В данной статье представлен углубленный анализ энергии импульса лазерных передатчиков на основе эрбиевого стекла (Er:Glass).
1. Что такое энергия импульса?
Энергия импульса — это количество энергии, излучаемой лазером в каждом импульсе, обычно измеряемое в миллиджоулях (мДж). Она представляет собой произведение пиковой мощности и длительности импульса: E = P.пик×τ. Где: E — энергия импульса, Pпик пиковая мощность,τ ширина импульса.
Для типичных лазеров на эрбиевом стекле, работающих на длине волны 1535 нм—длина волны в безопасном для глаз диапазоне класса 1—Высокая энергия импульса может быть достигнута при сохранении безопасности, что делает их особенно подходящими для портативного и наружного применения.
2. Диапазон энергии импульса лазеров на эрби-стекле.
В зависимости от конструкции, метода накачки и предполагаемого применения коммерческие лазерные передатчики на основе эрбиевого стекла обеспечивают энергию одиночного импульса в диапазоне от десятков микроджоулей (μДж) до нескольких десятков миллиджоулей (мДж).
Как правило, лазерные передатчики на основе эрбиевого стекла, используемые в миниатюрных дальномерных модулях, имеют диапазон энергии импульса от 0,1 до 1 мДж. Для целеуказателей дальнего действия обычно требуется от 5 до 20 мДж, в то время как в системах военного или промышленного назначения энергия может превышать 30 мДж, часто используя двухстержневые или многокаскадные усилительные структуры для достижения более высокой выходной мощности.
Более высокая энергия импульса обычно обеспечивает лучшую эффективность обнаружения, особенно в сложных условиях, таких как слабые отраженные сигналы или помехи окружающей среды на больших расстояниях.
3. Факторы, влияющие на энергию импульса
①Производительность источника насоса
Лазеры на эрбиевом стекле обычно накачиваются лазерными диодами (ЛД) или импульсными лампами. ЛД обеспечивают более высокую эффективность и компактность, но требуют точного управления температурой и схемой возбуждения.
②Концентрация легирования и длина стержня
Различные материалы-хозяева, такие как Er:YSGG или Er:Yb:Glass, различаются по уровню легирования и длине усиления, что напрямую влияет на емкость хранения энергии.
③Технология модуляции добротности
Пассивная модуляция добротности (например, с использованием кристаллов Cr:YAG) упрощает структуру, но обеспечивает ограниченную точность управления. Активная модуляция добротности (например, с использованием ячеек Поккельса) обеспечивает более высокую стабильность и контроль энергии.
④Управление тепловым режимом
При высоких энергиях импульса эффективное рассеивание тепла от лазерного стержня и структуры устройства имеет решающее значение для обеспечения стабильности выходного сигнала и долговечности.
4. Соответствие энергии импульса сценариям применения
Выбор подходящего лазерного излучателя на основе эрбиевого стекла (Er:Glass) во многом зависит от предполагаемого применения. Ниже приведены некоторые распространённые варианты использования и соответствующие рекомендации по энергии импульса:
①Ручные лазерные дальномеры
Особенности: компактность, малое энергопотребление, высокочастотные измерения на малых расстояниях
Рекомендуемая энергия импульса: 0,5–1 мДж
②Измерение дальности и обход препятствий с помощью БПЛА
Характеристики: средняя и большая дальность, быстрый отклик, малый вес
Рекомендуемая энергия импульса: 1–5 мДж
③Военные целеуказатели
Особенности: высокая проникающая способность, высокая помехозащищенность, дальнее наведение удара
Рекомендуемая энергия импульса: 10–30 мДж
④Системы LiDAR
Особенности: высокая частота повторения, сканирование или генерация облака точек
Рекомендуемая энергия импульса: 0,1–10 мДж
5. Будущие тенденции: высокая энергоэффективность и компактная упаковка
Благодаря постоянному развитию технологий легирования стекла, структур накачки и термоматериалов, лазерные передатчики на основе эрбиевого стекла развиваются в сторону сочетания высокой энергии, высокой частоты повторения импульсов и миниатюризации. Например, системы, объединяющие многокаскадное усиление с активной модуляцией добротности, теперь могут обеспечивать более 30 мДж на импульс, сохраняя при этом компактный форм-фактор.—идеально подходит для дальних измерений и высоконадежных оборонных применений.
6. Заключение
Энергия импульса — ключевой показатель эффективности при оценке и выборе лазерных излучателей на основе эрбиевого стекла (Er:Glass) в зависимости от требований к применению. По мере развития лазерных технологий пользователи могут добиться более высокой выходной энергии и большей дальности действия в более компактных и энергоэффективных устройствах. Для систем, требующих большой дальности действия, безопасности для глаз и эксплуатационной надежности, понимание и выбор правильного диапазона энергии импульса имеют решающее значение для максимальной эффективности и ценности системы.
Если ты'Ищете высокопроизводительные лазерные излучатели на основе эрбиевого стекла (Er:Glass), свяжитесь с нами. Мы предлагаем широкий выбор моделей с энергией импульса от 0,1 мДж до более 30 мДж, подходящих для широкого спектра применений в лазерной локации, лидарах и целеуказании.
Время публикации: 28 июля 2025 г.