Lumispot Technology Co., Ltd. har, basert på årelang forskning og utvikling, utviklet en liten og lett pulserende laser med en energi på 80 mJ, en repetisjonsfrekvens på 20 Hz og en bølgelengde på 1,57 μm som er trygg for det menneskelige øyet. Dette forskningsresultatet ble oppnådd ved å øke konversasjonseffektiviteten til KTP-OPO og optimalisere utgangen til pumpekildediodelasermodulen. I følge testresultatet oppfyller denne laseren det brede arbeidstemperaturkravet fra -45 ℃ til 65 ℃ med utmerket ytelse, og når det avanserte nivået i Kina.
Pulserende laseravstandsmåler er et avstandsmåleinstrument som drar nytte av laserpulser rettet mot målet, med fordelene ved høy presisjonsavstandsmålingsevne, sterk anti-interferensevne og kompakt struktur. Produktet er mye brukt innen teknisk måling og andre felt. Denne pulserende laseravstandsmålingsmetoden er mest brukt i langdistansemåling. I denne langdistanseavstandsmåleren er det mer å foretrekke å velge en faststofflaser med høy energi og liten strålespredningsvinkel, ved bruk av Q-switching-teknologi for å sende ut nanosekundlaserpulser.
De relevante trendene for pulserende laseravstandsmåler er som følger:
(1) Laseravstandsmåler som er trygg for menneskers øyne: En optisk parametrisk oscillator på 1,57 µm erstatter gradvis den tradisjonelle laseravstandsmåleren med en bølgelengde på 1,06 µm i de fleste avstandsmålingsfelt.
(2) Miniatyrisert fjernstyrt laseravstandsmåler med liten størrelse og lett vekt.
Med forbedringen av ytelsen til deteksjons- og bildebehandlingssystemer er det behov for fjernstyrte laseravstandsmålere som kan måle små mål på 0,1 m² over 20 km. Derfor er det presserende å studere høytytende laseravstandsmålere.
I de senere årene har Lumispot Tech lagt ned innsats i forskning, design, produksjon og salg av den øyesikre faststofflaseren med 1,57 µm bølgelengde, liten strålespredningsvinkel og høy driftsytelse.
Nylig utviklet Lumispot Tech en øyesikker bølgelengde luftkjølt laser med høy toppeffekt og kompakt struktur på 1,57 µm, som følge av den praktiske etterspørselen innen forskning på minimert langdistanse laseravstandsmåler. Etter eksperimentet viser denne laseren brede bruksmuligheter, utmerket ytelse og sterk miljøtilpasningsevne under et bredt spekter av arbeidstemperaturer fra -40 til 65 grader celsius.
Gjennom følgende ligning, med en fast mengde av en annen referanse, kan man forbedre måleavstanden til avstandsmåleren ved å forbedre topputgangseffekten og redusere strålespredningsvinkelen. Som et resultat er to faktorer: verdien av topputgangseffekten og den lille strålespredningsvinkelen til en kompakt laser med luftkjølt funksjon, den viktigste delen som bestemmer avstandsmålingsevnen til en spesifikk avstandsmåler.
Nøkkeldelen for å realisere laseren med øyesikker bølgelengde er optisk parametrisk oscillator (OPO)-teknikk, inkludert muligheten for ikke-lineær krystall, fasetilpasningsmetode og OPO-interiørstrukturdesign. Valget av ikke-lineær krystall avhenger av stor ikke-lineær koeffisient, høy skademotstandsterskel, stabile kjemiske og fysiske egenskaper og modne vekstteknikker osv. Fasetilpasning bør prioriteres. Velg en ikke-kritisk fasetilpasningsmetode med stor akseptvinkel og liten avgangsvinkel. OPO-hulromsstrukturen bør ta hensyn til effektivitet og strålekvalitet basert på å sikre pålitelighet. Endringskurven for KTP-OPO-utgangsbølgelengden med fasetilpasningsvinkel, når θ = 90°, kan signallyset sende ut nøyaktig den øyesikre laseren. Derfor kuttes den designede krystallen langs den ene siden, vinkeltilpasningen brukes θ = 90°, φ = 0°, det vil si bruk av klassetilpasningsmetoden, når krystallens effektive ikke-lineære koeffisient er størst og det ikke er noen dispersjonseffekt.
Basert på en omfattende vurdering av ovennevnte problemstilling, kombinert med utviklingsnivået til dagens innenlandske laserteknikk og -utstyr, er den optimaliseringstekniske løsningen: OPO-en bruker en klasse II ikke-kritisk fasetilpasningsdesign med eksternt hulrom og dobbelt hulrom; de to KTP-OPO-ene er vertikalt innfallende i en tandemstruktur for å forbedre konverteringseffektiviteten og laserens pålitelighet, som vist iFigur 1Over.
Pumpekilden er en egenutviklet, ledende, avkjølt halvlederlasermatrise, med en driftssyklus på maksimalt 2 %, 100 W toppeffekt for en enkelt stang og en total arbeidseffekt på 12 000 W. Det rettvinklede prismet, det plane, helreflekterende speilet og polarisatoren danner et foldet, polarisasjonskoblet utgangsresonanthulrom, og det rettvinklede prismet og bølgeplaten roteres for å oppnå ønsket laserkoblingsutgang på 1064 nm. Q-modulasjonsmetoden er en trykksatt, aktiv elektrooptisk Q-modulasjon basert på KDP-krystall.
Figur 1To KTP-krystaller koblet i serie
I denne ligningen er Prec den minste detekterbare arbeidskraften;
Pout er den maksimale utgangsverdien av arbeidskraft;
D er det mottakende optiske systemets blenderåpning;
t er det optiske systemets transmittans;
θ er laserens spredningsvinkel for den emitterende strålen;
r er refleksjonshastigheten til målet;
A er det ekvivalente tverrsnittsarealet som skal måles;
R er det største måleområdet;
σ er den atmosfæriske absorpsjonskoeffisienten.
Figur 2Den bueformede stangmodulen via egenutvikling,
med YAG-krystallstaven i midten.
DeFigur 2er de bueformede stangstablene, der YAG-krystallstengene er lasermedium inne i modulen, med en konsentrasjon på 1 %. For å løse motsetningen mellom den laterale laserbevegelsen og den symmetriske fordelingen av laserutgangen, ble det brukt en symmetrisk fordeling av LD-matrisen i en vinkel på 120 grader. Pumpekilden er 1064 nm bølgelengde, to 6000 W buede matrise-stangmoduler i serie halvledertandempumping. Utgangsenergien er 0–250 mJ med en pulsbredde på omtrent 10 ns og en høy frekvens på 20 Hz. Et foldet hulrom brukes, og 1,57 μm bølgelengdelaseren sendes ut etter en tandem KTP ikke-lineær krystall.
Graf 3Dimensjonstegningen av pulserende laser med 1,57 µm bølgelengde
Graf 41,57 µm bølgelengde pulserende laserprøveutstyr
Graf 5:1,57 μm utgang
Graf 6:Konverteringseffektiviteten til pumpekilden
Tilpasning av laserenergimålingen for å måle utgangseffekten til henholdsvis to typer bølgelengder. I følge grafen nedenfor var resultatet av energiverdien gjennomsnittsverdien ved arbeid under 20 Hz med 1 minutts arbeidsperiode. Blant disse har energien generert av 1,57 µm bølgelengdelaseren en tilsvarende endring med forholdet mellom pumpekildens energi ved 1064 nm bølgelengde. Når energien til pumpekilden er lik 220 mJ, kan utgangsenergien til 1,57 µm bølgelengdelaseren oppnå 80 mJ, med en konverteringsrate på opptil 35 %. Siden OPO-signallyset genereres under påvirkning av en viss effekttetthet av grunnfrekvenslys, er terskelverdien høyere enn terskelverdien for grunnfrekvenslys ved 1064 nm, og utgangsenergien øker raskt etter at pumpeenergien overstiger OPO-terskelverdien. Forholdet mellom OPO-utgangsenergien og effektiviteten i forhold til grunnfrekvenslysets utgangsenergi er vist i figuren, hvorfra det kan sees at konverteringseffektiviteten til OPO kan nå opptil 35 %.
Endelig kan man oppnå en laserpulsutgang med en bølgelengde på 1,57 μm, en energi på over 80 mJ og en laserpulsbredde på 8,5 ns. Divergensvinkelen til den utgående laserstrålen gjennom laserstråleekspanderen er 0,3 mrad. Simuleringer og analyser viser at avstandsmålingskapasiteten til en pulserende laseravstandsmåler som bruker denne laseren kan overstige 30 km.
| Bølgelengde | 1570 ± 5 nm |
| Repetisjonsfrekvens | 20Hz |
| Laserstrålens spredningsvinkel (stråleekspansjon) | 0,3–0,6 mrad |
| Pulsbredde | 8,5 ns |
| Pulsenergi | 80 mJ |
| Kontinuerlig arbeidstid | 5 minutter |
| Vekt | ≤1,2 kg |
| Arbeidstemperatur | -40℃~65℃ |
| Lagringstemperatur | -50℃~65℃ |
I tillegg til å forbedre sine egne investeringer i teknologisk forskning og utvikling, styrke oppbyggingen av FoU-team og perfeksjonere det teknologiske FoU-innovasjonssystemet, samarbeider Lumispot Tech også aktivt med eksterne forskningsinstitusjoner innen industri-universitetsforskning, og har etablert et godt samarbeidsforhold med kjente innenlandske industrieksperter. Kjerneteknologien og nøkkelkomponentene er utviklet uavhengig, alle nøkkelkomponenter er utviklet og produsert uavhengig, og alle enheter er lokalisert. Bright Source Laser akselererer fortsatt tempoet i teknologiutvikling og innovasjon, og vil fortsette å introdusere rimeligere og mer pålitelige laseravstandsmålermoduler for menneskelig øyesikkerhet for å tilfredsstille markedets etterspørsel.
Publisert: 21. juni 2023