Lumispot Technology Co., Ltd., basant-se en anys de recerca i desenvolupament, ha desenvolupat amb èxit un làser pulsat de mida petita i pes lleuger amb una energia de 80 mJ, una freqüència de repetició de 20 Hz i una longitud d'ona segura per a la vista humana d'1,57 μm. Aquest resultat de la investigació s'ha aconseguit augmentant l'eficiència de conversa del KTP-OPO i optimitzant la sortida del mòdul làser de díode font de bombament. Segons el resultat de la prova, aquest làser compleix amb l'àmplia gamma de requisits de temperatura de treball de -45 ℃ a 65 ℃ amb un rendiment excel·lent, assolint el nivell avançat a la Xina.
El telèmetre làser pulsat és un instrument de mesura de distància que té l'avantatge que el pols làser dirigeix a l'objectiu, amb els avantatges de la capacitat de telemetria d'alta precisió, la forta capacitat anti-interferències i l'estructura compacta. El producte s'utilitza àmpliament en el mesurament d'enginyeria i altres camps. Aquest mètode de telemetria làser pulsat s'utilitza més àmpliament en l'aplicació de mesuraments de llarga distància. En aquest telèmetre de llarga distància, és preferible triar el làser d'estat sòlid amb alta energia i un angle de dispersió del feix petit, utilitzant la tecnologia de commutació Q per emetre els polsos làser de nanosegons.
Les tendències rellevants del telèmetre làser pulsat són les següents:
(1) Telèmetre làser segur per a la vista humana: l'oscil·lador paramètric òptic d'1,57 µm està substituint gradualment la posició del telèmetre làser tradicional de longitud d'ona d'1,06 µm a la majoria dels camps de telemetria.
(2) Telèmetre làser remot miniaturitzat de mida petita i pes lleuger.
Amb la millora del rendiment dels sistemes de detecció i imatge, es necessiten telèmetres làser remots capaços de mesurar objectius petits de 0,1 m² a més de 20 km. Per tant, és urgent estudiar el telèmetre làser d'alt rendiment.
En els darrers anys, Lumispot Tech s'ha esforçat en la investigació, el disseny, la producció i la venda del làser d'estat sòlid segur per als ulls amb una longitud d'ona d'1,57 µm amb un angle de dispersió del feix petit i un alt rendiment operatiu.
Recentment, Lumispot Tech ha dissenyat un làser refrigerat per aire de longitud d'ona d'1,57 µm segur per als ulls, amb una alta potència màxima i una estructura compacta, resultat de la demanda pràctica dins de la investigació del telèmetre làser de llarga distància per minització. Després de l'experiment, aquest làser mostra àmplies perspectives d'aplicació, posseint un excel·lent rendiment i una forta adaptabilitat ambiental en un ampli rang de temperatures de treball de -40 a 65 graus centígrads.
Mitjançant la següent equació, amb la quantitat fixa d'una altra referència, millorant la potència de sortida màxima i disminuint l'angle de dispersió del feix, es pot millorar la distància de mesura del telèmetre. Com a resultat, els 2 factors: el valor de la potència de sortida màxima i el petit angle de dispersió del feix, el làser d'estructura compacta amb funció refrigerada per aire és la part clau que decideix la capacitat de mesura de distància d'un telèmetre específic.
La part clau per aconseguir el làser amb una longitud d'ona segura per a l'ull humà és la tècnica de l'oscil·lador paramètric òptic (OPO), que inclou l'opció de cristall no lineal, mètode d'adaptació de fase i disseny de l'estructura interior de l'OPO. L'elecció del cristall no lineal depèn d'un coeficient no lineal elevat, un llindar de resistència al dany elevat, propietats químiques i físiques estables i tècniques de creixement madur, etc., l'adaptació de fase ha de tenir prioritat. Seleccioneu un mètode d'adaptació de fase no crític amb un angle d'acceptació gran i un angle de sortida petit; l'estructura de la cavitat de l'OPO ha de tenir en compte l'eficiència i la qualitat del feix per garantir la fiabilitat. La corba de canvi de la longitud d'ona de sortida del KTP-OPO amb l'angle d'adaptació de fase, quan θ = 90°, la llum del senyal pot emetre exactament el làser segur per a l'ull humà. Per tant, el cristall dissenyat es talla per un costat, l'adaptació d'angle utilitzada és θ = 90°, φ = 0°, és a dir, s'utilitza el mètode d'adaptació de classes, quan el coeficient no lineal efectiu del cristall és el més gran i no hi ha cap efecte de dispersió.
Basant-nos en una consideració exhaustiva de la qüestió anterior, combinada amb el nivell de desenvolupament de la tècnica i els equips làser domèstics actuals, la solució tècnica d'optimització és: l'OPO adopta un disseny KTP-OPO de doble cavitat amb cavitat externa i coincidència de fase no crítica de classe II; els 2 KTP-OPO incideixen verticalment en una estructura en tàndem per millorar l'eficiència de conversió i la fiabilitat del làser, tal com es mostra aFigura 1A dalt.
La font de bombament és la matriu làser de semiconductors refrigerats per conducció, desenvolupada i d'investigació pròpia, amb un cicle de treball del 2% com a màxim, una potència màxima de 100 W per a una sola barra i una potència de treball total de 12.000 W. El prisma d'angle recte, el mirall totalment reflectant planar i el polaritzador formen una cavitat ressonant de sortida acoblada per polarització plegada, i el prisma d'angle recte i la placa d'ona es giren per obtenir la sortida d'acoblament làser de 1064 nm desitjada. El mètode de modulació Q és una modulació Q electroòptica activa pressuritzada basada en el cristall KDP.
Figura 1Dos cristalls KTP connectats en sèrie
En aquesta equació, Prec és la potència de treball detectable més petita;
Pout és el valor màxim de sortida de la potència de treball;
D és l'obertura del sistema òptic receptor;
t és la transmitància del sistema òptic;
θ és l'angle de dispersió del feix emissor del làser;
r és la taxa de reflexió de l'objectiu;
A és l'àrea de secció transversal equivalent objectiu;
R és el rang de mesura més gran;
σ és el coeficient d'absorció atmosfèrica.
Figura 2El mòdul de matriu de barres en forma d'arc mitjançant el desenvolupament propi,
amb la vareta de cristall YAG al mig.
ElFigura 2són les piles de barres en forma d'arc, col·locant les barres de cristall YAG com a medi làser dins del mòdul, amb una concentració de l'1%. Per resoldre la contradicció entre el moviment lateral del làser i la distribució simètrica de la sortida del làser, es va utilitzar una distribució simètrica de la matriu LD en un angle de 120 graus. La font de bombament és de longitud d'ona de 1064 nm, dos mòduls de barres de matriu corba de 6000 W en bombament en tàndem de semiconductors en sèrie. L'energia de sortida és de 0-250 mJ amb una amplada de pols d'uns 10 ns i una freqüència elevada de 20 Hz. S'utilitza una cavitat plegada i el làser de longitud d'ona d'1,57 μm s'emet després d'un cristall no lineal KTP en tàndem.
Gràfic 3El dibuix dimensional d'un làser pulsat de longitud d'ona d'1,57 µm
Gràfic 4Equip de mostreig làser pulsat de longitud d'ona d'1,57 µm
Gràfic 5:Sortida d'1,57 μm
Gràfic 6:L'eficiència de conversió de la font de bombament
Adaptació del mesurament d'energia làser per mesurar la potència de sortida de 2 tipus de longitud d'ona respectivament. Segons el gràfic que es mostra a continuació, el resultat del valor d'energia va ser el valor mitjà treballant a 20 Hz amb un període de treball d'1 minut. Entre ells, l'energia generada pel làser de longitud d'ona d'1,57 µm té el canvi consegüent amb la relació de l'energia de la font de bombament de longitud d'ona de 1064 nm. Quan l'energia de la font de bombament és igual a 220 mJ, l'energia de sortida del làser de longitud d'ona d'1,57 µm pot assolir 80 mJ, amb una taxa de conversió de fins al 35%. Com que la llum de senyal OPO es genera sota l'acció d'una certa densitat de potència de la llum de freqüència fonamental, el seu valor llindar és superior al valor llindar de la llum de freqüència fonamental de 1064 nm, i la seva energia de sortida augmenta ràpidament després que l'energia de bombament superi el valor llindar OPO. La relació entre l'energia i l'eficiència de sortida de l'OPO amb l'energia de sortida de la llum de freqüència fonamental es mostra a la figura, de la qual es pot veure que l'eficiència de conversió de l'OPO pot arribar fins al 35%.
Finalment, es pot aconseguir una sortida de pols làser de longitud d'ona d'1,57 μm amb una energia superior a 80 mJ i una amplada de pols làser de 8,5 ns. L'angle de divergència del feix làser de sortida a través de l'expansor del feix làser és de 0,3 mrad. Les simulacions i l'anàlisi mostren que la capacitat de mesura de distància d'un telèmetre làser polsat que utilitza aquest làser pot superar els 30 km.
| longitud d'ona | 1570 ± 5 nm |
| Freqüència de repetició | 20 Hz |
| Angle de dispersió del feix làser (expansió del feix) | 0,3-0,6 mrad |
| Amplada del pols | 8,5 ns |
| Energia de pols | 80 mJ |
| Horari laboral continu | 5 minuts |
| Pes | ≤1,2 kg |
| Temperatura de treball | -40 ℃ ~ 65 ℃ |
| Temperatura d'emmagatzematge | -50 ℃ ~ 65 ℃ |
A més de millorar la seva pròpia inversió en recerca i desenvolupament tecnològic, enfortir la construcció de l'equip d'R+D i perfeccionar el sistema d'innovació en R+D tecnològic, Lumispot Tech també coopera activament amb institucions de recerca externes en indústria, universitat i recerca, i ha establert una bona relació de cooperació amb experts de la indústria nacional de renom. La tecnologia bàsica i els components clau s'han desenvolupat de forma independent, tots els components clau s'han desenvolupat i fabricat de manera independent, i tots els dispositius s'han localitzat. Bright Source Laser continua accelerant el ritme del desenvolupament i la innovació tecnològica, i continuarà introduint mòduls de telèmetre làser per a la seguretat de l'ull humà de menor cost i més fiables per satisfer la demanda del mercat.
Data de publicació: 21 de juny de 2023