Компанія Lumispot Technology Co., Ltd., базуючись на багаторічних дослідженнях та розробках, успішно розробила імпульсний лазер малого розміру та ваги з енергією 80 мДж, частотою повторення 20 Гц та безпечною для людського ока довжиною хвилі 1,57 мкм. Цього результату дослідження вдалося досягти завдяки підвищенню ефективності перетворення KTP-OPO та оптимізації вихідного сигналу лазерного модуля з діодним джерелом накачування. Згідно з результатами випробувань, цей лазер відповідає вимогам широкого діапазону робочих температур від -45 ℃ до 65 ℃ з відмінними характеристиками, що досягає передового рівня в Китаї.
Імпульсний лазерний далекомір - це прилад для вимірювання відстані, який використовує лазерний імпульс, спрямований на ціль, з такими перевагами, як високоточна здатність вимірювання відстані, сильна стійкість до перешкод та компактна структура. Продукт широко використовується в інженерних вимірюваннях та інших галузях. Цей метод імпульсного лазерного далекоміра найбільш широко використовується для вимірювання великих відстаней. У цьому далекомірі на великі відстані переважно використовувати твердотільний лазер з високою енергією та малим кутом розсіювання променя, використовуючи технологію Q-перемикання для виведення наносекундних лазерних імпульсів.
Відповідні тенденції імпульсного лазерного далекоміра такі:
(1) Безпечний для людського ока лазерний далекомір: оптичний параметричний генератор з довжиною хвилі 1,57 мкм поступово замінює традиційний лазерний далекомір з довжиною хвилі 1,06 мкм у більшості полів вимірювання відстані.
(2) Мініатюрний дистанційний лазерний далекомір малого розміру та легкої ваги.
З покращенням продуктивності систем виявлення та візуалізації з'явилася потреба в дистанційних лазерних далекомірах, здатних вимірювати невеликі цілі площею 0,1 м² на відстані 20 км. Тому терміново потрібно дослідити високопродуктивні лазерні далекоміри.
В останні роки компанія Lumispot Tech доклала зусиль до дослідження, проектування, виробництва та продажу безпечного для очей твердотільного лазера з довжиною хвилі 1,57 мкм, малим кутом розсіювання променя та високою експлуатаційною продуктивністю.
Нещодавно компанія Lumispot Tech розробила безпечний для очей лазер з повітряним охолодженням та довжиною хвилі 1,57 мкм, високою піковою потужністю та компактною структурою, що стало результатом практичного попиту в рамках досліджень мінімізованих лазерних далекомірів на великі відстані. Після експериментів цей лазер демонструє широкі перспективи застосування, має відмінні характеристики та високу адаптивність до навколишнього середовища в широкому діапазоні робочих температур від -40 до 65 градусів Цельсія.
За допомогою наступного рівняння, з фіксованою кількістю іншого опорного елемента, шляхом покращення пікової вихідної потужності та зменшення кута розсіювання променя, можна покращити відстань вимірювання далекоміра. В результаті, два фактори: значення пікової вихідної потужності та малий кут розсіювання променя компактного лазера з функцією повітряного охолодження є ключовими складовими, що визначають здатність вимірювання відстані конкретного далекоміра.
Ключовою частиною реалізації лазера з довжиною хвилі, безпечною для людського ока, є техніка оптичного параметричного генератора (ОПГ), включаючи можливість використання нелінійного кристала, методу фазового узгодження та конструкції внутрішньої структури ОГГ. Вибір нелінійного кристала залежить від великого нелінійного коефіцієнта, високого порогу стійкості до пошкоджень, стабільних хімічних та фізичних властивостей, а також від зрілих методів вирощування тощо, тому фазове узгодження має бути пріоритетним. Виберіть некритичний метод фазового узгодження з великим кутом прийняття та малим кутом відхилення. Структура резонатора ОГГ повинна враховувати ефективність та якість променя з метою забезпечення надійності. Крива зміни довжини хвилі вихідного випромінювання KTP-ОПГ з кутом фазового узгодження, коли θ=90°, сигнальне світло може точно випромінювати лазер, безпечний для людського ока. Тому розроблений кристал розрізається вздовж одного боку, використовується кутове узгодження θ=90°, φ=0°, тобто використовується метод класового узгодження, коли ефективний нелінійний коефіцієнт кристала є найбільшим і немає ефекту дисперсії.
Ґрунтуючись на всебічному розгляді вищезазначеного питання, у поєднанні з рівнем розвитку сучасної вітчизняної лазерної техніки та обладнання, оптимізаційне технічне рішення полягає в наступному: OPO використовує конструкцію зовнішнього резонатора з двома резонаторами KTP-OPO класу II з некритичним узгодженням фаз; 2 KTP-OPO розташовані вертикально в тандемній структурі для підвищення ефективності перетворення та надійності лазера, як показано на рисунку.Рисунок 1Вище.
Джерелом накачування є самостійно досліджена та розроблена лазерна решітка з охолодженням на основі кондуктивності, з робочим циклом максимум 2%, піковою потужністю 100 Вт для одного стрижня та загальною робочою потужністю 12 000 Вт. Прямокутна призма, планарне повністю відбивне дзеркало та поляризатор утворюють складений резонансний резонатор зі зв'язаною вихідною поляризацією, а прямокутна призма та хвильова пластина обертаються для отримання бажаного лазерного вихідного сигналу 1064 нм. Метод Q-модуляції являє собою активну електрооптичну Q-модуляцію під тиском на основі кристала KDP.
Рисунок 1Два кристали KTP, з'єднані послідовно
У цьому рівнянні Prec – це найменша виявлювана робота;
Pout – пікове значення вихідної робочої потужності;
D – апертура приймальної оптичної системи;
t – коефіцієнт пропускання оптичної системи;
θ – кут розсіювання випромінювального променя лазера;
r – коефіцієнт відбиття цілі;
A – еквівалентна площа поперечного перерізу цілі;
R – найбільший діапазон вимірювання;
σ – коефіцієнт атмосферного поглинання.
Рисунок 2Модуль дугоподібного стрижневого масиву шляхом самостійної розробки,
з кристалічним стрижнем YAG посередині.
TheРисунок 2являє собою дугоподібні стеки стрижнів, що розміщують кристалічні стрижні YAG як лазерне середовище всередині модуля з концентрацією 1%. Щоб вирішити суперечність між латеральним рухом лазера та симетричним розподілом лазерного випромінювання, було використано симетричний розподіл LD-масиву під кутом 120 градусів. Джерелом накачування є довжина хвилі 1064 нм, два вигнуті стрижневі модулі потужністю 6000 Вт, послідовно з'єднані в тандемне напівпровідникове накачування. Вихідна енергія становить 0-250 мДж з тривалістю імпульсу близько 10 нс та високою частотою 20 Гц. Використовується складений резонатор, а лазер з довжиною хвилі 1,57 мкм виводиться після тандемного нелінійного кристала KTP.
Графік 3Габаритне креслення імпульсного лазера з довжиною хвилі 1,57 мкм
Графік 4Обладнання для імпульсного лазерного аналізу з довжиною хвилі 1,57 мкм
Графік 5:Вихід 1,57 мкм
Графік 6:Коефіцієнт перетворення джерела насоса
Адаптація вимірювання лазерної енергії для вимірювання вихідної потужності 2 видів довжин хвиль відповідно. Згідно з графіком, наведеним нижче, отримане значення енергії було середнім значенням, що працює на частоті 20 Гц з робочим періодом 1 хвилина. Серед них енергія, що генерується лазером з довжиною хвилі 1,57 мкм, має відповідну зміну залежно від енергії джерела накачування з довжиною хвилі 1064 нм. Коли енергія джерела накачування дорівнює 220 мДж, вихідна енергія лазера з довжиною хвилі 1,57 мкм може досягти 80 мДж з коефіцієнтом перетворення до 35%. Оскільки сигнальне світло OPO генерується під дією певної щільності потужності світла основної частоти, його порогове значення вище, ніж порогове значення світла основної частоти 1064 нм, і його вихідна енергія швидко зростає після того, як енергія накачування перевищує порогове значення OPO. Зв'язок між вихідною енергією та ефективністю OPO з енергією світлового випромінювання основної частоти показано на рисунку, з якого видно, що ефективність перетворення OPO може сягати 35%.
Нарешті, можна досягти лазерного імпульсу з довжиною хвилі 1,57 мкм, енергією понад 80 мДж та тривалістю лазерного імпульсу 8,5 нс. Кут розбіжності вихідного лазерного променя через розширювач лазерного променя становить 0,3 мрад. Моделювання та аналіз показують, що можливості вимірювання відстані імпульсним лазерним далекоміром з використанням цього лазера можуть перевищувати 30 км.
| Довжина хвилі | 1570±5 нм |
| Частота повторення | 20 Гц |
| Кут розсіювання лазерного променя (розширення променя) | 0,3-0,6 мрад |
| Ширина імпульсу | 8,5 нс |
| Імпульсна енергія | 80 мДж |
| Безперервний робочий час | 5 хв |
| Вага | ≤1,2 кг |
| Робоча температура | -40℃~65℃ |
| Температура зберігання | -50℃~65℃ |
Окрім збільшення власних інвестицій у технологічні дослідження та розробки, зміцнення команди досліджень та розробок та вдосконалення системи інновацій у сфері технологічних досліджень та розробок, Lumispot Tech також активно співпрацює із зовнішніми дослідницькими установами у сфері галузевих досліджень, університетів та досліджень, а також встановила добрі партнерські відносини з відомими вітчизняними експертами галузі. Основні технології та ключові компоненти були розроблені незалежно, всі ключові компоненти були розроблені та виготовлені незалежно, а всі пристрої були локалізовані. Bright Source Laser продовжує прискорювати темпи розвитку технологій та інновацій і продовжуватиме впроваджувати дешевші та надійніші модулі лазерних далекомірів, що забезпечують безпеку людського ока, щоб задовольнити ринковий попит.
Час публікації: 21 червня 2023 р.