A Lumispot Technology Co., Ltd., com base em anos de pesquisa e desenvolvimento, desenvolveu com sucesso um laser pulsado leve e de pequeno porte, com energia de 80 mJ, frequência de repetição de 20 Hz e comprimento de onda de 1,57 μm, seguro para os olhos humanos. Este resultado da pesquisa foi alcançado aumentando a eficiência de conversão do KTP-OPO e otimizando a saída do módulo laser de diodo de fonte de bomba. De acordo com os resultados dos testes, 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 que se beneficia da vantagem do pulso de laser direcionado ao alvo, com as vantagens de alta precisão, forte capacidade antiparasitária e estrutura compacta. O produto é amplamente utilizado em medições de engenharia e outras áreas. Este método de telêmetro a laser pulsado é mais amplamente utilizado em aplicações de medição de longa distância. Neste telêmetro de longa distância, é preferível escolher o laser de estado sólido com alta energia e pequeno ângulo de dispersão do feixe, utilizando a tecnologia Q-switching para emitir 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 1,57 µm está gradualmente substituindo a posição do telêmetro a laser tradicional de comprimento de onda de 1,06 µm na maioria dos campos de medição de distância.
(2) Telêmetro laser remoto miniaturizado de tamanho pequeno e leve.
Com a melhoria do desempenho dos sistemas de detecção e geração de imagens, são necessários telêmetros a laser remotos capazes de medir alvos pequenos de 0,1 m² a mais de 20 km. Portanto, é urgente estudar telêmetros a laser de alto desempenho.
Nos últimos anos, a Lumispot Tech se esforçou na pesquisa, design, produção e venda do laser de estado sólido seguro para os olhos com comprimento de onda de 1,57 µm, com pequeno ângulo de dispersão do feixe e alto desempenho operacional.
Recentemente, a Lumispot Tech projetou um laser refrigerado a ar de comprimento de onda seguro para os olhos de 1,57 µm com alta potência de pico e estrutura compacta, resultante da demanda prática dentro da pesquisa de miniaturização de telêmetros a laser de longa distância. Após o experimento, este laser mostra amplas perspectivas de aplicação, possui excelente desempenho e forte adaptabilidade ambiental sob uma ampla faixa de temperatura de trabalho de -40 a 65 graus Celsius.
Por meio da equação a seguir, com a quantidade fixa de outras referências, ao aumentar a potência de pico de saída e diminuir o ângulo de espalhamento do feixe, é possível melhorar a distância de medição do telêmetro. Como resultado, dois fatores: o valor da potência de pico de saída e o pequeno ângulo de espalhamento do feixe. O laser de estrutura compacta com função refrigerada a ar é fundamental para determinar a capacidade de medição de distância de um telêmetro específico.
A parte fundamental 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 da 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 as técnicas de crescimento maduro etc., a correspondência de fase deve ter precedência. Selecione um método de correspondência de fase não crítico com grande ângulo de aceitação e pequeno ângulo de saída; A estrutura da cavidade OPO deve levar em conta 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 o θ = 90 °, a luz do sinal pode emitir exatamente o laser seguro para o olho humano. Portanto, o cristal projetado é cortado ao longo de um lado, a correspondência de ângulo usada 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 técnica e do equipamento de laser doméstico atual, a solução técnica de otimização é: O OPO adota um projeto KTP-OPO de cavidade dupla de cavidade externa de correspondência de fase não crítica de Classe II; 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 um conjunto de lasers semicondutores resfriados e condutivos, desenvolvido e desenvolvido pela própria empresa, com ciclo de trabalho máximo de 2%, potência de pico de 100 W para cada barra e potência total de trabalho de 12.000 W. O prisma de ângulo reto, o espelho plano totalmente reflexivo e o polarizador formam uma cavidade ressonante de saída acoplada à polarização, e o prisma de ângulo reto e a placa de onda são rotacionados para obter a saída de acoplamento do laser de 1064 nm desejada. O método de modulação Q é uma modulação Q eletro-óptica ativa pressurizada baseada em 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 de recepção;
t é a transmitância do sistema óptico;
θ é o ângulo de espalhamento do feixe emissor do laser;
r é a taxa de reflexão do alvo;
A é a área transversal equivalente alvo;
R é o maior intervalo 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 2As pilhas de barras em forma de arco, com as hastes de cristal YAG como meio laser dentro do módulo, são dispostas em uma 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 do arranjo LD em um ângulo de 120 graus. A fonte de bombeamento é um comprimento de onda de 1064 nm, com dois módulos de barras de arranjo curvo de 6000 W bombeando em série em tandem semicondutor. A energia de saída é de 0-250 mJ, com uma largura de pulso de cerca de 10 ns e uma frequência alta de 20 Hz. Uma cavidade dobrada é utilizada, e o laser de comprimento de onda de 1,57 μm é emitido após um cristal não linear KTP em tandem.
Gráfico 3Desenho dimensional do laser pulsado de comprimento de onda de 1,57 µm
Gráfico 4Equipamento de amostra de laser pulsado de comprimento de onda de 1,57 µm
Gráfico 5:Saída de 1,57 μm
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 mostrado abaixo, o resultado do valor de energia foi o valor médio trabalhando sob 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 consequente com a relação de energia da fonte de bombeamento de comprimento de onda de 1064nm. Quando a energia da fonte de bombeamento é igual a 220mJ, a energia de saída do laser de comprimento de onda de 1,57um é capaz de atingir 80mJ, com a taxa de conversão de até 35%. Como a luz de sinal OPO é gerada sob a ação de certa densidade de potência da luz de frequência fundamental, seu valor limite é maior que o valor limite da luz de frequência fundamental de 1064 nm, e sua energia de saída aumenta rapidamente após a energia de bombeamento exceder o valor limite OPO. A relação entre a energia de saída do OPO e a eficiência com a energia de saída da luz de frequência fundamental é mostrada na figura, a partir da qual pode ser observado que a eficiência de conversão do OPO pode chegar a até 35%.
Por fim, é possível obter uma saída de pulso de laser com comprimento de onda de 1,57 μm, energia maior que 80 mJ e largura de pulso de laser de 8,5 ns. 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 | 20Hz |
| Ângulo de espalhamento do feixe de laser (expanssão do feixe) | 0,3-0,6 mrad |
| Largura de pulso | 8,5 ns |
| Energia de Pulso | 80mJ |
| Horas de trabalho contínuas | 5 minutos |
| Peso | ≤1,2 kg |
| Temperatura de trabalho | -40℃~65℃ |
| Temperatura de armazenamento | -50℃~65℃ |
Além de aprimorar seus próprios investimentos em pesquisa e desenvolvimento tecnológico, fortalecer a equipe de P&D e aperfeiçoar o sistema de inovação em P&D tecnológico, a Lumispot Tech também coopera ativamente com instituições de pesquisa externas na área de pesquisa industrial, universitária e de pesquisa, e estabeleceu uma boa relação de cooperação com renomados especialistas nacionais da indústria. A tecnologia principal e os principais componentes foram desenvolvidos de forma independente, todos os principais componentes foram desenvolvidos e fabricados de forma independente, e todos os dispositivos foram localizados. A Bright Source Laser continua acelerando o ritmo de desenvolvimento e inovação tecnológica e continuará a introduzir módulos de telêmetro a laser de segurança para os olhos humanos, mais confiáveis e de menor custo, para atender à demanda do mercado.
Horário da publicação: 21/06/2023