Lumispot Technology Co., Ltd., базуючись на багаторічних дослідженнях і розробках, успішно розробила невеликий за розміром і легкий імпульсний лазер з енергією 80 мДж, частотою повторення 20 Гц і безпечною для людського ока довжиною хвилі 1,57 мкм. Цей результат дослідження був досягнутий шляхом підвищення ефективності розмови KTP-OPO та оптимізації вихідного сигналу діодного лазерного модуля джерела накачування. Відповідно до результатів випробування, цей лазер відповідає широким вимогам до робочої температури від -45 ℃ до 65 ℃ із відмінною продуктивністю, досягаючи передового рівня в Китаї.
Імпульсний лазерний далекомір – це прилад для вимірювання відстані завдяки перевагам лазерного імпульсу, спрямованого на ціль, з перевагами високоточної далекомірної здатності, потужної здатності проти перешкод і компактної конструкції. Продукт широко використовується в інженерних вимірюваннях та інших сферах. Цей імпульсний лазерний метод далекоміру найбільш широко використовується в застосуванні вимірювання великих відстаней. У цьому далекомірі більш переважно вибрати твердотільний лазер з високою енергією та малим кутом розсіювання променя, використовуючи технологію модуляції добротності для виведення наносекундних лазерних імпульсів.
Відповідні тенденції імпульсного лазерного далекоміра такі:
(1) Безпечний для людського ока лазерний далекомір: оптичний параметричний генератор 1,57 мкм поступово замінює традиційний лазерний далекомір з довжиною хвилі 1,06 мкм у більшості полів далекоміру.
(2) Мініатюрний дистанційний лазерний далекомір малого розміру та легкої ваги.
З покращенням продуктивності системи виявлення та формування зображень потрібні дистанційні лазерні далекоміри, здатні вимірювати малі цілі розміром 0,1 м² на відстані 20 км. Тому актуальним є дослідження високоефективного лазерного далекоміра.
В останні роки Lumispot Tech докладає зусиль для дослідження, проектування, виробництва та продажу безпечного для очей твердотільного лазера з довжиною хвилі 1,57 мкм з малим кутом розсіювання променя та високою продуктивністю.
Нещодавно компанія Lumispot Tech розробила безпечний для очей лазер з довжиною хвилі з повітряним охолодженням 1,57 мкм з високою піковою потужністю та компактною структурою, що є наслідком практичних попитів у рамках дослідження мінімізації далекомірного лазерного далекоміра. Після експерименту цей лазер демонструє широкий спектр перспективи застосування, володіє відмінною продуктивністю, сильною адаптивністю до навколишнього середовища в широкому діапазоні робочих температур від - 40 до 65 градусів за Цельсієм,
За допомогою наступного рівняння з фіксованою кількістю іншого еталонного значення, покращуючи пікову вихідну потужність і зменшуючи кут розсіювання променя, можна покращити відстань вимірювання далекоміром. Як наслідок, 2 фактори: значення пікової вихідної потужності та малий кут розсіювання променя компактної структури лазера з функцією повітряного охолодження є ключовим фактором, що визначає здатність вимірювання відстані конкретного далекоміра.
Ключовою частиною для реалізації лазера з безпечною для людського ока довжиною хвилі є метод оптичного параметричного осцилятора (OPO), включаючи опцію нелінійного кристала, метод фазового узгодження та дизайн внутрішньої структури OPO. Вибір нелінійного кристала залежить від великого нелінійного коефіцієнта, високого порогу стійкості до пошкоджень, стабільних хімічних і фізичних властивостей і зрілих методів вирощування тощо, фазова відповідність має мати пріоритет. Виберіть некритичний метод фазового узгодження з великим кутом приймання та малим кутом відхилення; Структура порожнини OPO повинна враховувати ефективність і якість променя на основі забезпечення надійності. Крива зміни вихідної довжини хвилі KTP-OPO з кутом узгодження фази, коли θ=90°, світловий сигнал може точно виводити безпечне людське око лазер. Таким чином, розроблений кристал розрізаний уздовж однієї сторони, використовується кутове узгодження θ=90°，φ=0°, тобто використання методу узгодження класів, коли ефективний нелінійний коефіцієнт кристала є найбільшим і немає ефекту дисперсії .
Ґрунтуючись на всебічному розгляді вищезазначеної проблеми, у поєднанні з рівнем розвитку поточної вітчизняної лазерної техніки та обладнання, технічне рішення для оптимізації є таким: OPO приймає некритичний зовнішній резонатор KTP-OPO з некритичним фазовим узгодженням із подвійним резонатором. дизайн; 2 KTP-OPO розташовані вертикально в тандемній структурі для підвищення ефективності перетворення та надійності лазера, як показано намалюнок 1вище.
Джерелом насоса є розроблена власними дослідженнями провідна охолоджена напівпровідникова лазерна матриця з робочим циклом не більше 2%, піковою потужністю 100 Вт для однієї смуги та загальною робочою потужністю 12 000 Вт. Пряма кутова призма, плоске дзеркало з повним відображенням і поляризатор утворюють згорнуту поляризаційно пов’язану вихідну резонансну порожнину, а прямокутна призма і хвилева пластина повертаються, щоб отримати бажаний вихід лазерного зв’язку 1064 нм. Метод Q-модуляції - це активна електрооптична Q-модуляція під тиском на основі кристала KDP.
малюнок 1Два кристали KTP, з'єднані послідовно
У цьому рівнянні Prec є найменшою виявленою робочою потужністю;
Pout – пікове вихідне значення робочої потужності;
D – апертура приймальної оптичної системи;
t – коефіцієнт пропускання оптичної системи;
θ – кут розсіювання випромінюючого променя лазера;
r – коефіцієнт відбиття цілі;
A — цільова еквівалентна площа поперечного перерізу;
R – найбільший діапазон вимірювання;
σ – коефіцієнт атмосферного поглинання.
малюнок 2: дугоподібний стрижневий модуль за допомогою самостійної розробки,
з кристалічним стрижнем YAG посередині.
Theмалюнок 2це дугоподібні рядки, що містять кристалічні стрижні YAG як лазерне середовище всередині модуля з концентрацією 1%. Щоб вирішити протиріччя між бічним рухом лазера та симетричним розподілом лазерного випромінювання, було використано симетричний розподіл масиву ЛД під кутом 120 градусів. Джерелом накачування є довжина хвилі 1064 нм, два модулі зігнутої матриці потужністю 6000 Вт у послідовному напівпровідниковому тандемному накачуванні. Вихідна енергія становить 0-250 мДж із шириною імпульсу близько 10 нс і високою частотою 20 Гц. використовується складчастий резонатор, а лазер з довжиною хвилі 1,57 мкм виходить після тандемного нелінійного кристала KTP.
Графік 3Розмірне креслення імпульсного лазера з довжиною хвилі 1,57 мкм
Графік 4Обладнання для зразків імпульсного лазера з довжиною хвилі 1,57 мкм
Графік 5:Вихід 1,57 мкм
Графік 6:Ефективність перетворення джерела накачування
Адаптація вимірювання енергії лазера для вимірювання вихідної потужності 2 типів довжин хвиль відповідно. Згідно з наведеним нижче графіком, результатом енергетичної цінності було середнє значення при роботі на частоті 20 Гц з періодом роботи 1 хв. Серед них енергія, що генерується лазером з довжиною хвилі 1,57 мкм, змінюється відповідно до співвідношення енергії джерела накачування довжини хвилі 1064 нм. Коли енергія джерела накачування дорівнює 220 мДж, вихідна енергія лазера з довжиною хвилі 1,57 мкм може досягати 80 мДж з коефіцієнтом перетворення до 35%. Оскільки світловий сигнал 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 OPO та ефективністю з вихідною енергією світла основної частоти показано на малюнку, з якого видно, що ефективність перетворення OPO може досягати до 35%.
Нарешті можна досягти вихідного лазерного імпульсу з довжиною хвилі 1,57 мкм з енергією понад 80 мДж і шириною лазерного імпульсу 8,5 нс. кут розбіжності вихідного лазерного променя через розширювач лазерного променя становить 0,3 мрад. моделювання та аналіз показують, що здатність вимірювання дальності імпульсного лазерного далекоміра з використанням цього лазера може перевищувати 30 км.
| Довжина хвилі | 1570±5 нм |
| Частота повторення | 20 Гц |
| Кут розсіювання лазерного променя (розширення променя) | 0,3-0,6мрад |
| Ширина імпульсу | 8,5 нс |
| Енергія імпульсу | 80 мДж |
| Безперервний робочий час | 5 хв |
| вага | ≤1,2 кг |
| Робоча температура | -40 ℃ ~ 65 ℃ |
| Температура зберігання | -50 ℃ ~ 65 ℃ |
На додаток до вдосконалення власних інвестицій у технологічні дослідження та розробки, зміцнення побудови науково-дослідницької команди та вдосконалення інноваційної системи технологічних досліджень і розробок, Lumispot Tech також активно співпрацює із зовнішніми дослідницькими установами в галузевих дослідженнях університетів і встановив хороші відносини співпраці з відомі вітчизняні експерти галузі. Основна технологія та ключові компоненти були розроблені незалежно, усі ключові компоненти були розроблені та виготовлені незалежно, і всі пристрої були локалізовані. Bright Source Laser продовжує прискорювати темп розвитку технологій та інновацій і продовжуватиме впроваджувати більш дешеві та надійніші модулі лазерних далекомірів безпеки людського ока, щоб задовольнити ринковий попит.
Час публікації: 21 червня 2023 р