Spoločnosť Lumispot Technology Co., Ltd. na základe dlhoročného výskumu a vývoja úspešne vyvinula malý a ľahký pulzný laser s energiou 80 mJ, opakovacou frekvenciou 20 Hz a vlnovou dĺžkou bezpečnou pre ľudské oko 1,57 μm. Tento výskumný výsledok sa dosiahol zvýšením konverznej účinnosti KTP-OPO a optimalizáciou výstupu modulu diódového laseru s čerpacím zdrojom. Podľa výsledkov testov tento laser spĺňa požiadavky na široký rozsah pracovných teplôt od -45 ℃ do 65 ℃ s vynikajúcim výkonom, čím dosahuje pokročilú úroveň v Číne.
Pulzný laserový diaľkomer je prístroj na meranie vzdialenosti, ktorý využíva laserový impulz smerovaný na cieľ a vyznačuje sa vysokou presnosťou merania vzdialenosti, silnou odolnosťou voči rušeniu a kompaktnou konštrukciou. Produkt sa široko používa v technických meraniach a iných oblastiach. Táto metóda pulzného laserového merania vzdialenosti sa najčastejšie používa pri meraní dlhých vzdialeností. V tomto diaľkomere na dlhé vzdialenosti je výhodnejšie zvoliť si polovodičový laser s vysokou energiou a malým uhlom rozptylu lúča, ktorý využíva technológiu Q-switching na výstup nanosekundových laserových impulzov.
Relevantné trendy pulzného laserového diaľkomeru sú nasledovné:
(1) Laserový diaľkomer bezpečný pre ľudské oko: Optický parametrický oscilátor s vlnovou dĺžkou 1,57 μm postupne nahrádza tradičný laserový diaľkomer s vlnovou dĺžkou 1,06 μm vo väčšine polí merania vzdialenosti.
(2) Miniaturizovaný diaľkový laserový diaľkomer s malými rozmermi a nízkou hmotnosťou.
So zlepšením výkonu detekčných a zobrazovacích systémov sú potrebné diaľkové laserové diaľkomery schopné merať malé ciele s rozlohou 0,1 m² na vzdialenosť 20 km. Preto je naliehavé študovať vysokovýkonné laserové diaľkomery.
V posledných rokoch spoločnosť Lumispot Tech vynaložila úsilie na výskum, návrh, výrobu a predaj laseru v pevnej fáze s vlnovou dĺžkou 1,57 μm, ktorý je bezpečný pre oči, s malým uhlom rozptylu lúča a vysokým prevádzkovým výkonom.
Spoločnosť Lumispot Tech nedávno navrhla laser s vlnovou dĺžkou 1,57 μm, chladený vzduchom a bezpečný pre zrak, s vysokým špičkovým výkonom a kompaktnou konštrukciou, ako výsledok praktického dopytu v rámci výskumu minimalizačných laserových diaľkomerov na veľké vzdialenosti. Po experimente tento laser preukázal široké možnosti použitia, vynikajúci výkon a silnú prispôsobivosť prostrediu v širokom rozsahu pracovných teplôt od -40 do 65 stupňov Celzia.
Pomocou nasledujúcej rovnice, s fixným množstvom inej referencie, je možné zlepšením špičkového výstupného výkonu a znížením uhla rozptylu lúča zlepšiť meraciu vzdialenosť diaľkomeru. Výsledkom sú dva faktory: hodnota špičkového výstupného výkonu a malý uhol rozptylu lúča kompaktného laseru s funkciou vzduchového chladenia, ktoré sú kľúčovou súčasťou určovania schopnosti merania vzdialenosti konkrétneho diaľkomeru.
Kľúčovou súčasťou realizácie laseru s vlnovou dĺžkou bezpečnou pre ľudské oko je technika optického parametrického oscilátora (OPO), vrátane možnosti nelineárneho kryštálu, metódy fázového prispôsobenia a návrhu vnútornej štruktúry OPO. Výber nelineárneho kryštálu závisí od veľkého nelineárneho koeficientu, vysokého prahu odolnosti voči poškodeniu, stabilných chemických a fyzikálnych vlastností a techník zrelého rastu atď. Fázové prispôsobenie by malo mať prednosť. Vyberte si nekritickú metódu fázového prispôsobenia s veľkým akceptačným uhlom a malým uhlom odklonu. Štruktúra dutiny OPO by mala zohľadňovať účinnosť a kvalitu lúča na základe zabezpečenia spoľahlivosti. Krivka zmeny výstupnej vlnovej dĺžky KTP-OPO s uhlom fázového prispôsobenia, keď θ = 90°, signálne svetlo môže presne vydávať laser bezpečný pre ľudské oko. Preto je navrhnutý kryštál rezaný pozdĺž jednej strany, pričom sa používa uhlové prispôsobenie θ = 90°, φ = 0°, čo znamená, že sa používa metóda triedneho prispôsobenia, keď je efektívny nelineárny koeficient kryštálu najväčší a nedochádza k disperznému efektu.
Na základe komplexného zváženia vyššie uvedeného problému v kombinácii s úrovňou vývoja súčasnej domácej laserovej techniky a zariadení je optimalizačné technické riešenie nasledovné: OPO využíva dizajn KTP-OPO s vonkajšou dutinou triedy II s nekritickým fázovým prispôsobením a dvojitou dutinou; 2 KTP-OPO sú vertikálne usporiadané v tandemovej štruktúre, aby sa zlepšila účinnosť konverzie a spoľahlivosť laseru, ako je znázornené na obrázku.Obrázok 1Vyššie.
Zdrojom čerpadla je vlastnoručne vyvinuté a vyvinuté vodivé chladené polovodičové laserové pole s pracovným cyklom maximálne 2 %, špičkovým výkonom 100 W pre jeden prvok a celkovým pracovným výkonom 12 000 W. Pravouhlý hranol, planárne zrkadlo s plným odrazom a polarizátor tvoria zloženú rezonančnú dutinu so zviazanou výstupnou polarizáciou a pravouhlý hranol a vlnová doska sa otáčajú, aby sa dosiahol požadovaný laserový výstup s vlnovou dĺžkou 1064 nm. Metóda Q modulácie je tlaková aktívna elektrooptická Q modulácia založená na kryštáli KDP.
Obrázok 1Dva kryštály KTP zapojené do série
V tejto rovnici je Prec najmenšia detekovateľná pracovná sila;
Pout je špičková výstupná hodnota pracovného výkonu;
D je clona prijímacieho optického systému;
t je priepustnosť optického systému;
θ je uhol rozptylu emitujúceho lúča laseru;
r je miera odrazu cieľa;
A je cieľová ekvivalentná plocha prierezu;
R je najväčší rozsah merania;
σ je koeficient atmosférickej absorpcie.
Obrázok 2Modul tyčového poľa v tvare oblúka prostredníctvom vlastného vývoja,
s YAG kryštálovou tyčou uprostred.
Ten/Tá/ToObrázok 2sú oblúkovo tvarované tyče, v ktorých sú kryštálové tyče YAG umiestnené ako laserové médium vo vnútri modulu s koncentráciou 1 %. Na vyriešenie rozporu medzi laterálnym pohybom lasera a symetrickým rozložením laserového výstupu sa použilo symetrické rozloženie LD poľa pod uhlom 120 stupňov. Zdrojom čerpania je vlnová dĺžka 1064 nm, dva zakrivené tyčové moduly s výkonom 6000 W zapojené sériovo do tandemového čerpania s polovodičovým systémom. Výstupná energia je 0 – 250 mJ so šírkou impulzu približne 10 ns a vysokou frekvenciou 20 Hz. Používa sa skladaná dutina a laser s vlnovou dĺžkou 1,57 μm je vyžarovaný po tandemovom nelineárnom kryštáli KTP.
Graf 3Rozmerový výkres pulzného laseru s vlnovou dĺžkou 1,57 μm
Graf 4Zariadenie na odber vzoriek pulzného laseru s vlnovou dĺžkou 1,57 μm
Graf 5:Výstup 1,57 μm
Graf 6:Účinnosť konverzie zdroja čerpadla
Úprava merania laserovej energie na meranie výstupného výkonu 2 druhov vlnových dĺžok. Podľa grafu zobrazeného nižšie bola výsledná hodnota energie priemernou hodnotou pracujúcou pri frekvencii 20 Hz s pracovnou periódou 1 minúta. Energia generovaná laserom s vlnovou dĺžkou 1,57 μm sa zodpovedajúcim spôsobom mení v závislosti od energie čerpacieho zdroja s vlnovou dĺžkou 1064 nm. Keď sa energia čerpacieho zdroja rovná 220 mJ, výstupná energia lasera s vlnovou dĺžkou 1,57 μm dokáže dosiahnuť 80 mJ s mierou konverzie až 35 %. Keďže signálne svetlo OPO je generované pôsobením určitej hustoty výkonu svetla so základnou frekvenciou, jeho prahová hodnota je vyššia ako prahová hodnota svetla so základnou frekvenciou 1064 nm a jeho výstupná energia sa rýchlo zvyšuje po tom, čo čerpacia energia prekročí prahovú hodnotu OPO. Vzťah medzi výstupnou energiou a účinnosťou OPO so základnou frekvenciou svetelného výstupu je znázornený na obrázku, z ktorého je vidieť, že účinnosť konverzie OPO môže dosiahnuť až 35 %.
Nakoniec je možné dosiahnuť laserový impulz s vlnovou dĺžkou 1,57 μm, energiou väčšou ako 80 mJ a šírkou laserového impulzu 8,5 ns. Uhol divergencie výstupného laserového lúča cez expandér laserového lúča je 0,3 mrad. Simulácie a analýzy ukazujú, že schopnosť merania vzdialenosti pulzného laserového diaľkomeru s týmto laserom môže presiahnuť 30 km.
| Vlnová dĺžka | 1570±5 nm |
| Frekvencia opakovania | 20 Hz |
| Uhol rozptylu laserového lúča (rozšírenie lúča) | 0,3 – 0,6 mrad |
| Šírka impulzu | 8,5 ns |
| Pulzná energia | 80 mJ |
| Nepretržitý pracovný čas | 5 minút |
| Hmotnosť | ≤1,2 kg |
| Pracovná teplota | -40℃~65℃ |
| Skladovacia teplota | -50℃~65℃ |
Okrem zlepšovania vlastných investícií do technologického výskumu a vývoja, posilňovania výstavby tímu výskumu a vývoja a zdokonaľovania systému inovácií v oblasti technologického výskumu a vývoja spoločnosť Lumispot Tech aktívne spolupracuje aj s externými výskumnými inštitúciami v oblasti výskumu medzi priemyslom, univerzitami a výskumom a nadviazala dobrý vzťah spolupráce so známymi domácimi odborníkmi z odvetvia. Základná technológia a kľúčové komponenty boli vyvinuté nezávisle, všetky kľúčové komponenty boli vyvinuté a vyrobené nezávisle a všetky zariadenia boli lokalizované. Spoločnosť Bright Source Laser stále zrýchľuje tempo technologického vývoja a inovácií a bude naďalej zavádzať lacnejšie a spoľahlivejšie laserové diaľkomerné moduly s ochranou ľudského oka, aby uspokojila dopyt na trhu.
Čas uverejnenia: 21. júna 2023