В областях лазерной локации, целеуказания и лидара лазерные передатчики на основе эрбиевого стекла стали широко используемыми твердотельными лазерами среднего инфракрасного диапазона благодаря их превосходной безопасности для глаз и компактной конструкции. Среди параметров их работы энергия импульса играет решающую роль в определении возможностей обнаружения, дальности действия и общей скорости реакции системы. В данной статье представлен углубленный анализ энергии импульса лазерных передатчиков на основе эрбиевого стекла.
1. Что такое импульсная энергия?
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 = Pпик×τГде: E — энергия импульса, P — энергия импульса.пик — это пиковая мощность.τ — это ширина импульса.
Для типичных Er:стеклянных лазеров, работающих на длине волны 1535 нм.—длина волны в диапазоне, безопасном для глаз (класс 1)—Высокая энергия импульса достигается при сохранении безопасности, что делает их особенно подходящими для портативного и наружного применения.
2. Энергетический диапазон импульсов лазеров на эрби-стекле.
В зависимости от конструкции, метода накачки и предполагаемого применения, коммерческие 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 целеуказания на больших расстояниях обычно требуется от 5 до 20 мДж, в то время как в системах военного или промышленного класса эта энергия может превышать 30 мДж, часто с использованием двухстержневых или многоступенчатых усилительных структур для достижения более высокой мощности.
Более высокая энергия импульса, как правило, приводит к лучшим показателям 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
Эрбий-стеклянные лазеры обычно накачиваются лазерными диодами (ЛД) или импульсными лампами. ЛД обеспечивают более высокую эффективность и компактность, но требуют точного контроля температуры и схемы управления.
②Концентрация легирующей добавки и длина стержня
Различные материалы-основы, такие как Er:YSGG или Er:Yb:Glass, различаются по уровню легирования и длине усиления, что напрямую влияет на емкость накопления энергии.
③Технология Q-переключения
Пассивное переключение добротности (например, с использованием кристаллов Cr:YAG) упрощает структуру, но обеспечивает ограниченную точность управления. Активное переключение добротности (например, с использованием ячеек Поккельса) обеспечивает более высокую стабильность и контроль энергии.
④Терморегулирование
При высоких энергиях импульсов эффективное рассеивание тепла от лазерного стержня и конструкции устройства имеет решающее значение для обеспечения стабильности выходного сигнала и долговечности.
4. Согласование энергии импульса со сценариями применения.
Выбор подходящего лазерного передатчика на основе эрбиевого стекла во многом зависит от предполагаемого применения. Ниже приведены некоторые распространенные сценарии использования и соответствующие рекомендации по энергии импульса:
①Ручные лазерные дальномеры
Характеристики: компактный размер, низкое энергопотребление, высокочастотные измерения на коротких расстояниях.
Рекомендуемая энергия импульса: 0,5–1 мДж
②Определение дальности полета БПЛА / Обход препятствий
Характеристики: средняя и большая дальность действия, быстрая реакция, малый вес.
Рекомендуемая энергия импульса: 1–5 мДж
③Военные целеуказатели
Характеристики: высокая проникающая способность, надежная защита от помех, наведение на дальние дистанции.
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 энергия и компактная упаковка
Благодаря постоянному совершенствованию технологий легирования стекла, конструкций накачки и тепловых материалов, лазерные передатчики на основе эрбиевого стекла развиваются в направлении сочетания высокой энергии, высокой частоты повторения и миниатюризации. Например, системы, интегрирующие многоступенчатое усиление с активной модуляцией добротности, теперь могут обеспечивать более 30 мДж на импульс, сохраняя при этом компактные размеры.—Идеально подходит для измерений на больших расстояниях и высоконадежных оборонных применений.
6. Заключение
Энергия импульса является ключевым показателем эффективности при оценке и выборе передатчиков на основе эрбиевых лазеров в зависимости от требований к применению. По мере развития лазерных технологий пользователи могут достигать более высокой выходной энергии и большей дальности действия в более компактных и энергоэффективных устройствах. Для систем, требующих большой дальности действия, безопасности для глаз и надежности работы, понимание и выбор правильного диапазона энергии импульса имеет решающее значение для максимизации эффективности и ценности системы.
Если вы'Если вы ищете высокопроизводительные лазерные передатчики на основе эрбиевого стекла, свяжитесь с нами. Мы предлагаем различные модели с энергией импульса от 0,1 мДж до более 30 мДж, подходящие для широкого спектра применений в лазерной локации, лидаре и целеуказании.
Дата публикации: 28 июля 2025 г.