A Lumispot Technology Co., Ltd., com base em anos de pesquisa e desenvolvimento, desenvolveu com sucesso um laser pulsado leve e de tamanho pequeno com energia de 80mJ, frequência de repetição de 20 Hz e comprimento de onda seguro para o olho humano de 1,57μm. O resultado desta pesquisa foi alcançado aumentando a eficiência de conversação do KTP-OPO e otimizando a saída do módulo laser de diodo fonte da bomba. De acordo com o resultado do teste, este laser atende aos amplos requisitos de temperatura de trabalho de -45 ℃ a 65 ℃ com excelente desempenho, atingindo o nível avançado na China.
O telêmetro a laser pulsado é um instrumento de medição de distância pela vantagem do pulso de laser direcionado ao alvo, com os méritos de capacidade de telêmetro de alta precisão, capacidade anti-interferência forte e estrutura compacta. O produto é amplamente utilizado em medição de engenharia e outros campos. Este método de telêmetro a laser pulsado é mais amplamente utilizado na aplicação de medições de longa distância. Neste telêmetro de longa distância, é mais preferível escolher o laser de estado sólido com alta energia e pequeno ângulo de dispersão do feixe, usando a tecnologia Q-switching para gerar pulsos de laser de nanossegundos.
As tendências relevantes do telêmetro a laser pulsado são as seguintes:
(1) Telêmetro a laser seguro para os olhos humanos: o oscilador paramétrico óptico de 1,57um está gradualmente substituindo a posição do telêmetro a laser de comprimento de onda tradicional de 1,06um na maioria dos campos de telêmetro.
(2) Telêmetro a laser remoto miniaturizado com tamanho pequeno e leve.
Com a melhoria do desempenho do sistema de detecção e imagem, são necessários telêmetros a laser remotos capazes de medir pequenos alvos de 0,1 m² em 20 km. Portanto, é urgente estudar o telêmetro a laser de alto desempenho.
Nos últimos anos, a Lumispot Tech se esforçou para pesquisar, projetar, produzir e vender o laser de estado sólido seguro para os olhos com comprimento de onda de 1,57um, com pequeno ângulo de dispersão do feixe e alto desempenho operacional.
Recentemente, a Lumispot Tech projetou um laser resfriado a ar com comprimento de onda seguro para os olhos de 1,57um, com alta potência de pico e estrutura compacta, resultante da demanda prática na pesquisa de telêmetro a laser de longa distância de minização. perspectivas de aplicação, possuía excelente desempenho, forte adaptabilidade ambiental sob a ampla faixa de temperatura de trabalho de -40 a 65 graus Celsius,
Através da equação a seguir, com a quantidade fixa de outra referência, ao melhorar a potência de saída de pico e diminuir o ângulo de dispersão do feixe, pode-se melhorar a distância de medição do telêmetro. Como resultado, os 2 fatores: o valor da potência de saída de pico e o laser de estrutura compacta com pequeno ângulo de dispersão do feixe com função refrigerada a ar são a parte chave para decidir a capacidade de medição de distância do telêmetro específico.
A parte principal para realizar o laser com comprimento de onda seguro para o olho humano é a técnica do oscilador paramétrico óptico (OPO), incluindo a opção de cristal não linear, método de correspondência de fase e design de estrutura interiol OPO. A escolha do cristal não linear depende do grande coeficiente não linear, alto limiar de resistência a danos, propriedades químicas e físicas estáveis e técnicas de crescimento maduras, etc., a correspondência de fases deve ter precedência. Selecione um método de correspondência de fase não crítica com grande ângulo de aceitação e pequeno ângulo de saída; A estrutura da cavidade OPO deve levar em consideração a eficiência e a qualidade do feixe com base na garantia da confiabilidade. A curva de mudança do comprimento de onda de saída KTP-OPO com ângulo de correspondência de fase, quando θ = 90 °, a luz do sinal pode produzir exatamente o olho humano seguro laser. Portanto, o cristal projetado é cortado ao longo de um lado, a correspondência de ângulo utilizada θ = 90°, φ = 0°, ou seja, o uso do método de correspondência de classe, quando o coeficiente não linear efetivo do cristal é o maior e não há efeito de dispersão .
Com base em uma consideração abrangente da questão acima, combinada com o nível de desenvolvimento da atual técnica e equipamento de laser doméstico, a solução técnica de otimização é: O OPO adota um KTP-OPO de cavidade externa de cavidade externa não crítica de Classe II com correspondência de fase projeto; os 2 KTP-OPOs são incidentes verticalmente em uma estrutura tandem para melhorar a eficiência de conversão e a confiabilidade do laser, conforme mostrado emFigura 1Acima.
A fonte da bomba é uma matriz de laser semicondutor refrigerado condutor de autopesquisa e desenvolvida, com ciclo de trabalho de 2% no máximo, potência de pico de 100W para barra única e potência total de trabalho de 12.000W. O prisma de ângulo reto, o espelho plano totalmente reflexivo e o polarizador formam uma cavidade ressonante de saída acoplada à polarização dobrada, e o prisma de ângulo reto e a placa de onda são girados para obter a saída de acoplamento de laser de 1064 nm desejada. O método de modulação Q é uma modulação Q eletro-óptica ativa pressurizada baseada no cristal KDP.
Figura 1Dois cristais KTP conectados em série
Nesta equação, Prec é a menor potência de trabalho detectável;
Pout é o valor máximo de saída da potência de trabalho;
D é a abertura do sistema óptico receptor;
t é a transmitância do sistema óptico;
θ é o ângulo de dispersão do feixe emissor do laser;
r é a taxa de reflexão do alvo;
A é a área da seção transversal equivalente alvo;
R é a maior faixa de medição;
σ é o coeficiente de absorção atmosférica.
Figura 2: O módulo de matriz de barras em forma de arco via autodesenvolvimento,
com a haste de cristal YAG no meio.
OFigura 2são as pilhas de barras em forma de arco, colocando as hastes de cristal YAG como meio laser dentro do módulo, com concentração de 1%. Para resolver a contradição entre o movimento lateral do laser e a distribuição simétrica da saída do laser, foi utilizada uma distribuição simétrica da matriz LD em um ângulo de 120 graus. A fonte da bomba tem comprimento de onda de 1064 nm, dois módulos de barra de matriz curva de 6000 W em série de bombeamento em tandem de semicondutores. A energia de saída é de 0-250mJ com uma largura de pulso de cerca de 10ns e uma frequência pesada de 20Hz. uma cavidade dobrada é usada e o laser de comprimento de onda de 1,57 μm é emitido após um cristal não linear KTP em tandem.
Gráfico 3O desenho dimensional do laser pulsado de comprimento de onda de 1,57um
Gráfico 4: equipamento de amostra de laser pulsado com comprimento de onda de 1,57um
Gráfico 5:Saída de 1,57μm
Gráfico 6:A eficiência de conversão da fonte da bomba
Adaptando a medição de energia do laser para medir a potência de saída de 2 tipos de comprimento de onda, respectivamente. De acordo com o gráfico abaixo, o resultado do valor da energia foi o valor médio trabalhando abaixo de 20Hz com período de trabalho de 1 min. Entre eles, a energia gerada pelo laser de comprimento de onda de 1,57um tem a mudança conseqüente com a relação da energia da fonte da bomba de comprimento de onda de 1064nm. Quando a energia da fonte da bomba é igual a 220mJ, a energia de saída do laser de comprimento de onda de 1,57um é capaz de atingir 80mJ, com taxa de conversão de até 35%. Como a luz do sinal OPO é gerada sob a ação de certa densidade de potência da luz de frequência fundamental, seu valor limite é superior ao valor limite da luz de frequência fundamental de 1064 nm e sua energia de saída aumenta rapidamente depois que a energia de bombeamento excede o valor limite de OPO . A relação entre a energia e eficiência de saída do OPO com a energia de saída de luz de frequência fundamental é mostrada na figura, a partir da qual pode-se observar que a eficiência de conversão do OPO pode chegar a até 35%.
Por fim, uma saída de pulso de laser de comprimento de onda de 1,57μm com energia superior a 80mJ e uma largura de pulso de laser de 8,5ns pode ser alcançada. o ângulo de divergência do feixe de laser de saída através do expansor de feixe de laser é de 0,3 mrad. simulações e análises mostram que a capacidade de medição de alcance de um telêmetro a laser pulsado usando este laser pode exceder 30 km.
| Comprimento de onda | 1570 ± 5 nm |
| Frequência de repetição | 20 Hz |
| Ângulo de dispersão do feixe laser (expansão do feixe) | 0,3-0,6mrad |
| Largura de pulso | 8,5s |
| Energia de pulso | 80mJ |
| Horário de Trabalho Contínuo | 5 minutos |
| Peso | ≤1,2kg |
| Temperatura de trabalho | -40℃~65℃ |
| Temperatura de armazenamento | -50℃~65℃ |
Além de melhorar o seu próprio investimento em pesquisa e desenvolvimento tecnológico, fortalecer a construção da equipe de P&D e aperfeiçoar o sistema de inovação tecnológica em P&D, a Lumispot Tech também coopera ativamente com instituições de pesquisa externas em pesquisa industrial-universitária e estabeleceu uma boa relação de cooperação com especialistas nacionais famosos da indústria. A tecnologia principal e os componentes principais foram desenvolvidos de forma independente, todos os componentes principais foram desenvolvidos e fabricados de forma independente e todos os dispositivos foram localizados. A Bright Source Laser ainda está acelerando o ritmo de desenvolvimento e inovação tecnológica e continuará a introduzir módulos de telêmetro a laser para segurança do olho humano de menor custo e mais confiáveis para satisfazer a demanda do mercado.
Horário da postagem: 21 de junho de 2023