Компанија Lumispot Technology Co., Ltd., на основу вишегодишњег истраживања и развоја, успешно је развила импулсни ласер мале величине и тежине са енергијом од 80mJ, фреквенцијом понављања од 20 Hz и таласном дужином безбедном за људско око од 1,57μm. Овај резултат истраживања постигнут је повећањем ефикасности конверзације KTP-OPO и оптимизацијом излаза модула ласерског диода са извором пумпе. Према резултатима теста, овај ласер испуњава захтеве за широк радни температурни опсег од -45 ℃ до 65 ℃ са одличним перформансама, достижући напредни ниво у Кини.
Пулсни ласерски даљиномер је инструмент за мерење даљине чија је предност усмереност ласерског импулса ка циљу, са предностима високопрецизног мерења даљине, јаке способности отклањања сметњи и компактне структуре. Производ се широко користи у инжењерским мерењима и другим областима. Ова метода пулсног ласерског мерења даљине се најшире користи у примени мерења на велике удаљености. Код овог даљиномера на велике удаљености, пожељније је изабрати чврсти ласер са високом енергијом и малим углом расејања зрака, користећи технологију Q-прекидања за емитовање наносекундних ласерских импулса.
Релевантни трендови импулсног ласерског даљиномера су следећи:
(1) Ласерски даљиномер безбедан за људско око: Оптички параметарски осцилатор од 1,57 μm постепено замењује традиционални ласерски даљиномер таласне дужине од 1,06 μm у већини поља за мерење даљине.
(2) Минијатуризовани даљински ласерски даљиномер мале величине и мале тежине.
Са побољшањем перформанси система за детекцију и снимање, потребни су даљински ласерски даљиномери способни да мере мале циљеве од 0,1 м² на 20 км. Стога је хитно проучити високоперформансне ласерске даљиномере.
Последњих година, компанија Lumispot Tech је уложила напоре у истраживање, дизајн, производњу и продају ласера у чврстом стању таласне дужине 1,57 μm, безбедног за очи, са малим углом расејања снопа и високим оперативним перформансама.
Недавно је компанија Lumispot Tech пројектовала ласер са ваздушним хлађењем таласне дужине од 1,57 μm, безбедан за очи, са високом вршном снагом и компактном структуром, што је резултат практичне потражње у истраживању минимализованих ласерских даљиномера на велике удаљености. Након експеримента, овај ласер показује широке могућности примене, поседује одличне перформансе и снажну прилагодљивост условима животне средине у широком опсегу радне температуре од -40 до 65 степени Целзијуса.
Путем следеће једначине, са фиксном количином друге референце, побољшањем вршне излазне снаге и смањењем угла расејања снопа, може се побољшати мерна удаљеност даљиномера. Као резултат тога, два фактора: вредност вршне излазне снаге и мали угао расејања снопа компактне структуре ласера са функцијом ваздушног хлађења су кључни део који одређује могућност мерења удаљености одређеног даљиномера.
Кључни део за реализацију ласера са таласном дужином безбедном за људско око је техника оптичког параметарског осцилатора (ОПО), укључујући опцију нелинеарног кристала, методе фазног подударања и дизајна унутрашње ОПО структуре. Избор нелинеарног кристала зависи од великог нелинеарног коефицијента, високог прага отпорности на оштећења, стабилних хемијских и физичких својстава и техника зрелог раста итд., фазно подударање треба да има предност. Изаберите некритичну методу фазног подударања са великим углом прихватања и малим углом одласка; Структура ОПО шупљине треба да узме у обзир ефикасност и квалитет снопа ради обезбеђивања поузданости. Крива промене излазне таласне дужине КТП-ОПО са углом фазног подударања, када је θ=90°, сигнална светлост може тачно да емитује ласер безбедан за људско око. Стога, дизајнирани кристал је исечен дуж једне стране, користи се подударање угла θ=90°, φ=0°, односно користи се метода класног подударања, када је ефективни нелинеарни коефицијент кристала највећи и нема ефекта дисперзије.
На основу свеобухватног разматрања горе наведеног проблема, у комбинацији са нивоом развоја тренутне домаће ласерске технике и опреме, техничко решење за оптимизацију је: OPO усваја KTP-OPO дизајн класе II са спољном шупљином и двоструком шупљином, са некритичним фазним подударањем; 2 KTP-OPO су вертикално постављена у тандем структури како би се побољшала ефикасност конверзије и поузданост ласера, као што је приказано на слици.Слика 1Изнад.
Извор пумпе је самостално истражен и развијен проводни хлађени полупроводнички ласерски низ, са радним циклусом од највише 2%, вршном снагом од 100 W за једну шипку и укупном радном снагом од 12.000 W. Правоугаона призма, планарно потпуно рефлектујуће огледало и поларизатор формирају пресавијену резонантну шупљину са спрегнутом излазном поларизацијом, а правоугаона призма и таласна плоча се ротирају да би се добио жељени излаз ласерске спреге од 1064 nm. Метод Q модулације је активна електрооптичка Q модулација под притиском заснована на KDP кристалу.
Слика 1Два KTP кристала повезана серијски
У овој једначини, Prec је најмања детектована снага рада;
Pout је вршна излазна вредност радне снаге;
D је отвор бленде пријемног оптичког система;
t је пропустљивост оптичког система;
θ је угао расејања емитера ласера;
r је брзина рефлексије мете;
А је еквивалентна површина попречног пресека циља;
R је највећи опсег мерења;
σ је коефицијент атмосферске апсорпције.
Слика 2Модул низа шипки у облику лука путем самосталног развоја,
са YAG кристалним штапићем у средини.
TheСлика 2су лучно обликовани наслагани штапићи, који постављају YAG кристалне шипке као ласерски медијум унутар модула, са концентрацијом од 1%. Да би се решила контрадикција између бочног кретања ласера и симетричне расподеле ласерског излаза, коришћена је симетрична расподела ЛД низа под углом од 120 степени. Извор пумпе је таласне дужине 1064 нм, два закривљена модула шипки од 6000 В у серији, полупроводничка тандемска пумпајућа. Излазна енергија је 0-250 мЈ са ширином импулса од око 10 нс и високом фреквенцијом од 20 Хз. Користи се пресавијена шупљина, а ласер таласне дужине 1,57 μм се емитује након тандемског КТП нелинеарног кристала.
Графикон 3Димензионални цртеж импулсног ласера таласне дужине 1,57 μm
Графикон 4Опрема за узорковање импулсног ласера таласне дужине 1,57 μm
Графикон 5:Излаз од 1,57 μm
Графикон 6:Ефикасност конверзије извора пумпе
Прилагођавање мерења енергије ласера за мерење излазне снаге 2 врсте таласних дужина, респективно. Према графикону приказаном испод, резултат енергетске вредности је просечна вредност рада на фреквенцији од 20Hz са радним периодом од 1 минута. Међу њима, енергија коју генерише ласер таласне дужине 1,57μm има консеквентну промену у односу на енергију извора пумпе таласне дужине 1064nm. Када је енергија извора пумпе једнака 220mJ, излазна енергија ласера таласне дужине 1,57μm може да достигне 80mJ, са стопом конверзије до 35%. Пошто се OPO сигнална светлост генерише под дејством одређене густине снаге светлости основне фреквенције, њена гранична вредност је виша од граничне вредности светлости основне фреквенције 1064 nm, а њена излазна енергија се брзо повећава након што енергија пумпе пређе граничну вредност OPO. Однос између излазне енергије и ефикасности OPO са излазном енергијом светлости основне фреквенције приказан је на слици, са које се може видети да ефикасност конверзије OPO може достићи и до 35%.
Коначно, може се постићи излаз ласерског импулса таласне дужине 1,57 μm са енергијом већом од 80mJ и ширином ласерског импулса од 8,5ns. Угао дивергенције излазног ласерског зрака кроз експандер ласерског зрака је 0,3mrad. Симулације и анализе показују да могућност мерења домета импулсног ласерског даљиномера који користи овај ласер може прећи 30km.
| Таласна дужина | 1570±5 нм |
| Учесталост понављања | 20Hz |
| Угао расејања ласерског снопа (ширење снопа) | 0,3-0,6 мрад |
| Ширина импулса | 8,5 нс |
| Пулсна енергија | 80mJ |
| Непрекидно радно време | 5 мин |
| Тежина | ≤1,2 кг |
| Радна температура | -40℃~65℃ |
| Температура складиштења | -50℃~65℃ |
Поред побољшања сопствених инвестиција у истраживање и развој технологије, јачања изградње тима за истраживање и развој и усавршавања система за иновације у области истраживања и развоја технологије, компанија Lumispot Tech такође активно сарађује са спољним истраживачким институцијама у области истраживања на релацији индустрија-универзитет-истраживање и успоставила је добре односе сарадње са познатим домаћим стручњацима из индустрије. Основна технологија и кључне компоненте су развијене независно, све кључне компоненте су развијене и произведене независно, а сви уређаји су локализовани. Bright Source Laser и даље убрзава темпо развоја технологије и иновација и наставиће да уводи јефтиније и поузданије модуле ласерских даљиномера заштићене од људског ока како би задовољила потражњу на тржишту.
Време објаве: 21. јун 2023.