Lumispot Technology Co., Ltd., baseándose en anos de investigación e desenvolvemento, desenvolveu con éxito un láser pulsado de pequeno tamaño e peso lixeiro cunha enerxía de 80 mJ, unha frecuencia de repetición de 20 Hz e unha lonxitude de onda segura para a vista humana de 1,57 μm. Este resultado da investigación conseguiuse aumentando a eficiencia de conversa do KTP-OPO e optimizando a saída do módulo láser de díodos de fonte de bombeo. Segundo o resultado da proba, este láser cumpre co amplo requisito de temperatura de traballo de -45 ℃ a 65 ℃ cun excelente rendemento, alcanzando o nivel avanzado na China.
O telémetro láser pulsado é un instrumento de medición de distancias que ten a vantaxe de dirixir o pulso láser ao obxectivo, cos méritos da capacidade de telemetría de alta precisión, a forte capacidade antiinterferencia e a estrutura compacta. O produto úsase amplamente en medicións de enxeñaría e outros campos. Este método de telemetría por láser pulsado úsase máis amplamente na aplicación de medicións de longa distancia. Neste telémetro de longa distancia, é preferible elixir o láser de estado sólido con alta enerxía e pequeno ángulo de dispersión do feixe, utilizando a tecnoloxía de conmutación Q para emitir os pulsos láser de nanosegundos.
As tendencias relevantes do telémetro láser pulsado son as seguintes:
(1) Telémetro láser seguro para a vista humana: o oscilador paramétrico óptico de 1,57 µm está a substituír gradualmente a posición do telémetro láser de lonxitude de onda tradicional de 1,06 µm na maioría dos campos de telemetría.
(2) Telémetro láser remoto miniaturizado de pequeno tamaño e peso lixeiro.
Coa mellora do rendemento dos sistemas de detección e imaxe, requírense telémetros láser remotos capaces de medir pequenos obxectivos de 0,1 m² a máis de 20 km. Polo tanto, é urxente estudar o telémetro láser de alto rendemento.
Nos últimos anos, Lumispot Tech dedicou esforzos á investigación, deseño, produción e venda do láser de estado sólido de 1,57 µm de lonxitude de onda seguro para os ollos con pequeno ángulo de dispersión do feixe e alto rendemento operativo.
Recentemente, Lumispot Tech deseñou un láser refrixerado por aire de lonxitude de onda segura para os ollos de 1,57 µm con alta potencia máxima e estrutura compacta, resultado da demanda práctica na investigación do telémetro láser de longa distancia por minización. Despois do experimento, este láser mostrou amplas perspectivas de aplicación, posuía un excelente rendemento e unha forte adaptabilidade ambiental baixo un amplo rango de temperatura de traballo de -40 a 65 graos centígrados.
Mediante a seguinte ecuación, coa cantidade fixa doutra referencia, ao mellorar a potencia de saída máxima e diminuír o ángulo de dispersión do feixe, pódese mellorar a distancia de medición do telémetro. Como resultado, os 2 factores: o valor da potencia de saída máxima e o pequeno ángulo de dispersión do feixe, o láser de estrutura compacta con función de refrixeración por aire son a parte clave que decide a capacidade de medición de distancia dun telémetro específico.
A parte fundamental para conseguir o láser cunha lonxitude de onda segura para o ollo humano é a técnica do oscilador paramétrico óptico (OPO), que inclúe a opción de cristal non lineal, método de correspondencia de fase e deseño da estrutura interior do OPO. A elección do cristal non lineal depende dun coeficiente non lineal elevado, un limiar de resistencia a danos elevado, propiedades químicas e físicas estables e técnicas de crecemento maduro, etc., polo que a correspondencia de fase debe ter prioridade. Selecione un método de correspondencia de fase non crítico cun ángulo de aceptación grande e un ángulo de saída pequeno; a estrutura da cavidade do OPO debe ter en conta a eficiencia e a calidade do feixe para garantir a fiabilidade. A curva de cambio da lonxitude de onda de saída do KTP-OPO co ángulo de correspondencia de fase é que, cando θ=90°, a luz de sinal pode emitir exactamente o láser seguro para o ollo humano. Polo tanto, o cristal deseñado córtase por un lado, e a correspondencia de ángulos utilízase θ=90°, φ=0°, é dicir, utilízase o método de correspondencia de clases cando o coeficiente non lineal efectivo do cristal é o maior e non hai efecto de dispersión.
Baseándose nunha consideración exhaustiva da cuestión anterior, combinada co nivel de desenvolvemento da técnica e os equipos láser domésticos actuais, a solución técnica de optimización é: o OPO adopta un deseño KTP-OPO de dobre cavidade con cavidade externa e adaptación de fase non crítica de clase II; os 2 KTP-OPO incídense verticalmente nunha estrutura en tándem para mellorar a eficiencia da conversión e a fiabilidade do láser, como se mostra na figura.Figura 1Arriba.
A fonte da bomba é a matriz láser de semicondutores condutivos refrixerados, desenvolvida e de investigación propia, cun ciclo de traballo do 2 % como máximo, unha potencia máxima de 100 W para unha soa barra e unha potencia de traballo total de 12 000 W. O prisma de ángulo recto, o espello plano totalmente reflectante e o polarizador forman unha cavidade resonante de saída acoplada á polarización pregada, e o prisma de ángulo recto e a placa de onda xiran para obter a saída de acoplamento láser de 1064 nm desexada. O método de modulación Q é unha modulación Q electroóptica activa presurizada baseada no cristal KDP.
Figura 1Dous cristais KTP conectados en serie
Nesta ecuación, Prec é a menor potencia de traballo detectable;
Pout é o valor máximo de saída da potencia de traballo;
D é a apertura do sistema óptico receptor;
t é a transmitancia do sistema óptico;
θ é o ángulo de dispersión do feixe emisor do láser;
r é a taxa de reflexión do obxectivo;
A é a área da sección transversal equivalente obxectivo;
R é o rango de medición máis grande;
σ é o coeficiente de absorción atmosférica.
Figura 2Módulo de matriz de barras en forma de arco mediante desenvolvemento propio.
coa vara de cristal YAG no medio.
O/AFigura 2son as pilas de barras en forma de arco, colocando as barras de cristal YAG como medio láser dentro do módulo, cunha concentración do 1 %. Para resolver a contradición entre o movemento lateral do láser e a distribución simétrica da saída do láser, utilizouse unha distribución simétrica da matriz LD nun ángulo de 120 graos. A fonte de bombeo é unha lonxitude de onda de 1064 nm, dous módulos de barras de matriz curva de 6000 W en bombeo en tándem de semicondutores en serie. A enerxía de saída é de 0-250 mJ cun ancho de pulso duns 10 ns e unha frecuencia elevada de 20 Hz. Úsase unha cavidade pregada e o láser de lonxitude de onda de 1,57 μm sae despois dun cristal non lineal KTP en tándem.
Gráfico 3Debuxo dimensional dun láser pulsado de lonxitude de onda de 1,57 µm
Gráfico 4Equipo de mostraxe láser pulsado de lonxitude de onda de 1,57 µm
Gráfico 5:Saída de 1,57 μm
Gráfico 6:A eficiencia de conversión da fonte de bombeo
Adaptando a medición da enerxía do láser para medir a potencia de saída de 2 tipos de lonxitudes de onda respectivamente. Segundo o gráfico que se mostra a continuación, o resultado do valor da enerxía foi o valor medio traballando a 20 Hz cun período de traballo de 1 minuto. Entre eles, a enerxía xerada polo láser de lonxitude de onda de 1,57 µm ten a consecuente variación coa relación da enerxía da fonte de bombeo de lonxitude de onda de 1064 nm. Cando a enerxía da fonte de bombeo é igual a 220 mJ, a enerxía de saída do láser de lonxitude de onda de 1,57 µm pode alcanzar 80 mJ, cunha taxa de conversión de ata o 35 %. Dado que a luz de sinal OPO se xera baixo a acción dunha certa densidade de potencia da luz de frecuencia fundamental, o seu valor limiar é superior ao valor limiar da luz de frecuencia fundamental de 1064 nm, e a súa enerxía de saída aumenta rapidamente despois de que a enerxía de bombeo supere o valor limiar OPO. A relación entre a enerxía e a eficiencia de saída do OPO coa enerxía de saída da luz de frecuencia fundamental móstrase na figura, a partir da cal pódese ver que a eficiencia de conversión do OPO pode chegar ata o 35 %.
Finalmente, pódese conseguir unha saída de pulso láser de lonxitude de onda de 1,57 μm cunha enerxía superior a 80 mJ e unha anchura de pulso láser de 8,5 ns. O ángulo de diverxencia do feixe láser de saída a través do expansor do feixe láser é de 0,3 mrad. As simulacións e análises mostran que a capacidade de medición de alcance dun telémetro láser pulsado que usa este láser pode superar os 30 km.
| Lonxitude de onda | 1570 ± 5 nm |
| Frecuencia de repetición | 20 Hz |
| Ángulo de dispersión do feixe láser (expansión do feixe) | 0,3-0,6 mrad |
| Ancho de pulso | 8,5 ns |
| Enerxía de pulso | 80 mJ |
| Horario de traballo continuo | 5 minutos |
| Peso | ≤1,2 kg |
| Temperatura de traballo | -40 ℃~65 ℃ |
| Temperatura de almacenamento | -50 ℃~65 ℃ |
Ademais de mellorar o seu propio investimento en investigación e desenvolvemento tecnolóxico, fortalecer a construción do equipo de I+D e perfeccionar o sistema de innovación tecnolóxica en I+D, Lumispot Tech tamén coopera activamente con institucións de investigación externas en investigación industrial, universitaria e local, e estableceu unha boa relación de cooperación con expertos nacionais de renome na industria. A tecnoloxía central e os compoñentes clave foron desenvolvidos de forma independente, todos os compoñentes clave foron desenvolvidos e fabricados de forma independente, e todos os dispositivos foron localizados. Bright Source Laser segue acelerando o ritmo do desenvolvemento e a innovación tecnolóxica, e seguirá introducindo módulos de telémetro láser para a seguridade ocular humana de menor custo e máis fiables para satisfacer a demanda do mercado.
Data de publicación: 21 de xuño de 2023