Lumispot Technology Co., Ltd., въз основа на години изследвания и разработки, успешно разработи импулсен лазер с малък размер и леко тегло с енергия от 80 mJ, честота на повторение от 20 Hz и безопасна за човешкото око дължина на вълната от 1,57 μm. Този резултат от изследването беше постигнат чрез повишаване на ефективността на разговора на KTP-OPO и оптимизиране на изхода на диодния лазерен модул на източника на помпа. Според резултата от теста, този лазер отговаря на широкото изискване за работна температура от -45 ℃ до 65 ℃ с отлична производителност, достигайки високо ниво в Китай.
Импулсният лазерен далекомер е инструмент за измерване на разстояние с предимството на лазерния импулс, насочен към целта, с предимствата на способност за високо прецизно определяне на разстояние, силна способност против смущения и компактна структура. Продуктът се използва широко в инженерните измервания и други области. Този импулсен лазерен метод за определяне на разстоянието е най-широко използван в приложението за измерване на големи разстояния. В този далекомер е по-предпочитано да се избере твърдотелен лазер с висока енергия и малък ъгъл на разпръскване на лъча, като се използва Q-switching технология за извеждане на наносекундни лазерни импулси.
Съответните тенденции на импулсния лазерен далекомер са както следва:
(1) Безопасен за човешкото око лазерен далекомер: 1,57 um оптичен параметричен осцилатор постепенно заменя позицията на традиционния лазерен далекомер с дължина на вълната 1,06 um в по-голямата част от полетата за измерване на разстояние.
(2) Миниатюрен дистанционен лазерен далекомер с малък размер и леко тегло.
С подобряването на производителността на системите за откриване и изображения се изискват дистанционни лазерни далекомери, способни да измерват малки цели от 0,1 m² над 20 km. Ето защо е необходимо спешно да се проучи високопроизводителният лазерен далекомер.
През последните години Lumispot Tech положи усилия за изследване, проектиране, производство и продажба на безопасен за очите твърдотелен лазер с дължина на вълната 1,57 um с малък ъгъл на разсейване на лъча и висока оперативна производителност.
Наскоро Lumispot Tech проектира лазер с въздушно охлаждане с безопасна за очите дължина на вълната с висока пикова мощност и компактна структура, резултат от практическото търсене в рамките на изследването на минимизирания лазерен далекомер за дълги разстояния. След експеримента този лазер показва широката перспективи за приложение, притежава отлична производителност, силна адаптивност към околната среда при широк диапазон от работни температури от -40 до 65 градуса по Целзий,
Чрез следното уравнение, с фиксираното количество друга референтна стойност, чрез подобряване на пиковата изходна мощност и намаляване на ъгъла на разсейване на лъча, може да се подобри разстоянието за измерване на далекомера. В резултат на това двата фактора: стойността на пиковата изходна мощност и малкият ъгъл на разсейване на лъча. Лазерът с компактна структура и въздушно охлаждане е ключовата част, определяща способността за измерване на разстоянието на конкретен далекомер.
Ключовата част за реализиране на лазера с безопасна за човешкото око дължина на вълната е техниката на оптичния параметричен осцилатор (OPO), включително опцията за нелинеен кристал, метод за съвпадение на фазите и дизайн на OPO вътрешна структура. Изборът на нелинеен кристал зависи от голям нелинеен коефициент, висок праг на устойчивост на щети, стабилни химични и физични свойства и зрели техники за растеж и т.н., фазовото съвпадение трябва да има предимство. Изберете некритичен метод за фазово съгласуване с голям ъгъл на приемане и малък ъгъл на отклонение; Структурата на кухината на OPO трябва да вземе предвид ефективността и качеството на лъча въз основа на осигуряването на надеждност. кривата на промяна на изходната дължина на вълната на KTP-OPO с ъгъл на съвпадение на фазата, когато θ = 90 °, сигналната светлина може точно да изведе безопасно човешкото око лазер. Следователно, проектираният кристал се изрязва по протежение на едната страна, използваното ъглово съвпадение θ=90°，φ=0°, тоест използването на метод за съвпадение на класа, когато кристално ефективният нелинеен коефициент е най-големият и няма ефект на дисперсия .
Въз основа на цялостно разглеждане на горния проблем, съчетано с нивото на развитие на текущата местна лазерна техника и оборудване, техническото решение за оптимизация е: OPO приема некритичен клас II с фазово съвпадение външна кухина KTP-OPO с двойна кухина дизайн; 2-те KTP-OPO са вертикално падащи в тандемна структура за подобряване на ефективността на преобразуване и надеждността на лазера, както е показано наФигура 1По-горе.
Източникът на помпата е самоизследвания и разработен проводим охладен полупроводников лазерен масив с работен цикъл от най-много 2%, 100 W пикова мощност за единичен бар и обща работна мощност от 12 000 W. Правоъгълната призма, плоското напълно отразяващо огледало и поляризаторът образуват сгъната поляризационно свързана изходна резонансна кухина, а правоъгълната призма и вълновата плоча се завъртат, за да се получи желаният 1064 nm лазерен свързващ изход. Методът на Q модулация е активна електрооптична Q модулация под налягане, базирана на KDP кристал.
Фигура 1Два KTP кристала, свързани последователно
В това уравнение Prec е най-малката откриваема работна мощност;
Pout е пиковата изходна стойност на работната мощност;
D е апертурата на приемната оптична система;
t е пропускателната способност на оптичната система;
θ е ъгълът на разсейване на излъчващия лъч на лазера;
r е скоростта на отражение на целта;
A е целевата еквивалентна площ на напречното сечение;
R е най-големият диапазон на измерване;
σ е коефициентът на атмосферно поглъщане.
Фигура 2: Модулът с дъговидна лента чрез саморазработка,
с YAG кристален прът в средата.
TheФигура 2е дъговидните стекове от пръти, поставящи YAG кристалните пръчки като лазерна среда вътре в модула, с концентрация от 1%. За да се разреши противоречието между страничното лазерно движение и симетричното разпределение на лазерния изход, беше използвано симетрично разпределение на LD масива под ъгъл от 120 градуса. Източникът на помпата е 1064 nm дължина на вълната, два 6000 W извити лентови модула в серийно полупроводниково тандемно изпомпване. Изходната енергия е 0-250mJ с ширина на импулса от около 10ns и висока честота от 20Hz. използва се сгъната кухина и лазерът с дължина на вълната 1,57 μm се извежда след тандемен KTP нелинеен кристал.
Графика 3Чертеж с размери на импулсен лазер с дължина на вълната 1,57 um
Графика 4:1,57um дължина на вълната импулсно лазерно оборудване за проби
Графика 5:1.57μm изход
Графика 6:Ефективността на преобразуване на източника на помпа
Адаптиране на измерването на лазерната енергия за измерване на изходната мощност съответно на 2 вида дължини на вълната. Според графиката, показана по-долу, резултатът от енергийната стойност е средната стойност при работа при 20Hz с 1 минутен работен период. Сред тях енергията, генерирана от лазера с дължина на вълната 1,57 um, има последваща промяна с връзката на енергията на източника на помпа с дължина на вълната 1064 nm. Когато енергията на източника на помпа е равна на 220 mJ, изходната енергия на лазера с дължина на вълната 1,57 um е в състояние да постигне 80 mJ, с коефициент на преобразуване до 35%. Тъй като OPO сигналната светлина се генерира под действието на определена плътност на мощността на основна честотна светлина, нейната прагова стойност е по-висока от праговата стойност на 1064 nm основна честотна светлина и нейната изходна енергия се увеличава бързо, след като енергията на изпомпване надвиши праговата стойност на OPO . Връзката между изходната енергия на OPO и ефективността с изходната енергия на светлината на основната честота е показана на фигурата, от която може да се види, че ефективността на преобразуване на OPO може да достигне до 35%.
Най-накрая може да се постигне лазерен импулсен изход с дължина на вълната 1,57 μm с енергия, по-голяма от 80 mJ и ширина на лазерния импулс от 8,5 ns. ъгълът на отклонение на изходния лазерен лъч през разширителя на лазерния лъч е 0,3 mrad. симулациите и анализите показват, че способността за измерване на обхват на импулсен лазерен далекомер, използващ този лазер, може да надхвърли 30 км.
| Дължина на вълната | 1570±5nm |
| Честота на повторение | 20Hz |
| Ъгъл на разсейване на лазерния лъч (разширение на лъча) | 0.3-0.6mrad |
| Ширина на импулса | 8.5ns |
| Импулсна енергия | 80mJ |
| Непрекъснато работно време | 5 мин |
| Тегло | ≤1,2 кг |
| Работна температура | -40℃~65℃ |
| Температура на съхранение | -50℃~65℃ |
В допълнение към подобряването на собствените си инвестиции в научноизследователска и развойна дейност, укрепване на изграждането на екип за научноизследователска и развойна дейност и усъвършенстване на иновационната система за научноизследователска и развойна дейност, Lumispot Tech също така активно си сътрудничи с външни изследователски институции в областта на индустриално-университетските изследвания и е установила добри отношения за сътрудничество с местни известни експерти от индустрията. Основната технология и ключовите компоненти са разработени независимо, всички ключови компоненти са разработени и произведени независимо и всички устройства са локализирани. Bright Source Laser все още ускорява темпото на технологично развитие и иновации и ще продължи да въвежда по-евтини и по-надеждни лазерни далекомерни модули за безопасност на човешкото око, за да задоволи търсенето на пазара.
Време на публикуване: 21 юни 2023 г