A Lumispot Technology Co., Ltd. több éves kutatás-fejlesztés eredményeként sikeresen kifejlesztett egy kis méretű és könnyű impulzuslézert, amelynek energiája 80 mJ, ismétlési frekvenciája 20 Hz, hullámhossza pedig az emberi szem számára biztonságos 1,57 μm. Ezt a kutatási eredményt a KTP-OPO lézer konverziós hatékonyságának növelésével és a pumpáló diódalézer modul kimenetének optimalizálásával érték el. A teszteredmények szerint ez a lézer kiváló teljesítményt nyújt, és megfelel a -45 ℃ és 65 ℃ közötti széles üzemi hőmérsékleti követelményeknek, elérve a kínai élvonalbeli szintet.
Az impulzuslézeres távolságmérő egy távolságmérő eszköz, amely a célpontra irányított lézerimpulzusok előnyére, a nagy pontosságú távolságmérési képességre, az erős interferencia-ellenállásra és a kompakt felépítésre épül. A terméket széles körben használják a mérnöki méréstechnikában és más területeken. Ez az impulzuslézeres távolságmérő módszer legszélesebb körben elterjedt a nagy távolságú mérések alkalmazásában. Ennél a nagy távolságú távolságmérőnél előnyösebb nagy energiájú és kis sugárszórási szögű szilárdtest lézert választani, amely a Q-kapcsolási technológiát használja a nanoszekundumos lézerimpulzusok kimenetére.
Az impulzuslézeres távolságmérő releváns trendjei a következők:
(1) Emberi szemnek biztonságos lézeres távolságmérő: Az 1,57 μm-es optikai parametrikus oszcillátor fokozatosan felváltja a hagyományos 1,06 μm hullámhosszú lézeres távolságmérő helyét a távolságmérő mezők többségében.
(2) Miniatürizált, kis méretű és könnyű lézeres távolságmérő.
Az érzékelő és képalkotó rendszerek teljesítményének javulásával olyan távoli lézeres távolságmérőkre van szükség, amelyek képesek 0,1 m²-es kis célpontokat 20 km-es távolságon belül mérni. Ezért sürgős a nagy teljesítményű lézeres távolságmérők tanulmányozása.
Az elmúlt években a Lumispot Tech erőfeszítéseket tett az 1,57 μm hullámhosszú, szembarát, kis sugárszórási szögű és nagy működési teljesítményű szilárdtest lézer kutatására, tervezésére, gyártására és értékesítésére.
A Lumispot Tech nemrégiben egy 1,57 μm-es, szembarát hullámhosszú, léghűtéses lézert tervezett, amely nagy csúcsteljesítménnyel és kompakt felépítéssel rendelkezik, a minimalizált nagy hatótávolságú lézeres távolságmérők kutatásának gyakorlati igényéből adódóan. A kísérletek után ez a lézer széles körű alkalmazási lehetőségeket mutat, kiváló teljesítménnyel és erős környezeti alkalmazkodóképességgel rendelkezik a -40 és 65 Celsius fok közötti széles üzemi hőmérséklet-tartományban.
A következő egyenlet segítségével, rögzített referenciaérték mellett, a csúcskimeneti teljesítmény javításával és a sugárszórási szög csökkentésével javítható a távolságmérő mérési távolsága. Ennek eredményeként két tényező: a csúcskimeneti teljesítmény értéke és a kis sugárszórási szögű, kompakt szerkezetű, léghűtéses lézer kulcsfontosságú tényezője az adott távolságmérő távolságmérési képességének meghatározásában.
Az emberi szem számára biztonságos hullámhosszú lézer megvalósításának kulcsfontosságú eleme az optikai parametrikus oszcillátor (OPO) technika, beleértve a nemlineáris kristály opcióját, a fázisillesztési módszert és az OPO belső szerkezetének kialakítását. A nemlineáris kristály kiválasztása a nagy nemlineáris együtthatótól, a magas károsodási ellenállási küszöbtől, a stabil kémiai és fizikai tulajdonságoktól, valamint az érett növekedési technikáktól stb. függ, a fázisillesztésnek elsőbbséget kell élveznie. Válasszon egy nem kritikus fázisillesztési módszert nagy elfogadási szöggel és kis elhagyási szöggel; az OPO üregszerkezetének figyelembe kell vennie a hatékonyságot és a nyalábminőséget a megbízhatóság biztosítása alapján. A KTP-OPO kimeneti hullámhosszának változási görbéje fázisillesztési szöggel, amikor θ = 90°, a jelzőfény pontosan az emberi szem számára biztonságos lézert tudja kibocsátani. Ezért a tervezett kristályt az egyik oldalon vágják el, a θ = 90°, φ = 0° szögillesztést alkalmazzák, azaz osztályillesztési módszert alkalmaznak, amikor a kristály effektív nemlineáris együtthatója a legnagyobb, és nincs diszperziós hatás.
A fenti probléma átfogó mérlegelése, valamint a jelenlegi hazai lézertechnika és -berendezések fejlettségi szintjének figyelembevételével az optimalizálási műszaki megoldás a következő: Az OPO egy II. osztályú, nem kritikus fázisillesztéses külső üregű kettős üregű KTP-OPO kialakítást alkalmaz; a 2 KTP-OPO függőlegesen egymásba illeszkedik egy tandem szerkezetben, hogy javítsa a konverziós hatékonyságot és a lézer megbízhatóságát, amint az a ábrán látható.1. ábraFelett.
A szivattyúforrás egy saját kutatású és fejlesztésű, vezetőképes hűtésű félvezető lézerrendszer, legfeljebb 2%-os kitöltési tényezővel, 100 W csúcsteljesítménnyel egy rúdonként és 12 000 W teljes üzemi teljesítménnyel. A derékszögű prizma, a sík, teljesen visszaverő tükör és a polarizátor egy hajtogatott, polarizációcsatolt kimeneti rezonáns üreget alkot, és a derékszögű prizmát és a hullámlemezt forgatják a kívánt 1064 nm-es lézercsatolási kimenet eléréséhez. A Q modulációs módszer egy nyomás alatti aktív elektrooptikai Q moduláció, amely KDP kristályon alapul.
1. ábraKét KTP kristály sorba kötve
Ebben az egyenletben a Prec a legkisebb detektálható munkateljesítmény;
A Pout a munkateljesítmény csúcsértéke;
D a vevő optikai rendszer apertúrája;
t az optikai rendszer áteresztőképessége;
θ a lézer kibocsátó nyalábjának szórási szöge;
r a céltárgy visszaverődési sebessége;
A a cél egyenértékű keresztmetszeti terület;
R a legnagyobb mérési tartomány;
σ a légköri abszorpciós együttható.
2. ábra: Az ív alakú sávelrendezésű modul saját fejlesztésű,
a YAG kristályrúddal középen.
A2. ábraaz ív alakú rudakból áll, amelyekben a YAG kristályrudak lézerközegként szolgálnak a modul belsejében, 1%-os koncentrációval. A lézer oldalirányú mozgása és a lézerkimenet szimmetrikus eloszlása közötti ellentmondás feloldására az LD-tömb szimmetrikus eloszlását 120 fokos szögben alkalmazták. A pumpáló forrás 1064 nm hullámhosszú, két 6000 W-os görbe tömbrúd modul sorba kapcsolt félvezető tandem pumpálással. A kimenő energia 0-250 mJ, impulzusszélessége körülbelül 10 ns és erős frekvenciája 20 Hz. Egy hajtogatott üreget használnak, és az 1,57 μm hullámhosszú lézert egy tandem KTP nemlineáris kristály után adják ki.
3. grafikonAz 1,57 μm hullámhosszú impulzuslézer méretrajza
4. grafikon1,57 μm hullámhosszúságú impulzuslézeres mintavevő berendezés
5. grafikon:1,57 μm kimenet
6. grafikon:A szivattyúforrás konverziós hatásfoka
A lézerenergia-mérés adaptálása kétféle hullámhossz kimeneti teljesítményének mérésére. Az alábbi grafikon szerint az energiaérték eredménye a 20 Hz-en, 1 perces működési periódussal működő átlagos érték volt. Ezek közül az 1,57 μm hullámhosszú lézer által generált energia az 1064 nm hullámhosszú pumpáló forrás energiájának arányával összhangban változik. Amikor a pumpáló forrás energiája 220 mJ, az 1,57 μm hullámhosszú lézer kimeneti energiája elérheti a 80 mJ-t, akár 35%-os konverziós arány mellett. Mivel az OPO jelfény egy bizonyos alapfrekvenciás fény teljesítménysűrűségének hatására keletkezik, küszöbértéke magasabb, mint az 1064 nm alapfrekvenciás fény küszöbértéke, és kimeneti energiája gyorsan növekszik, miután a pumpáló energia meghaladja az OPO küszöbértékét. Az OPO kimeneti energiája és a hatékonyság közötti összefüggést az alapfrekvenciás fény kimeneti energiájával az ábra mutatja, amelyből látható, hogy az OPO konverziós hatásfoka akár 35%-ot is elérhet.
Végül egy 1,57 μm hullámhosszú, 80 mJ-nál nagyobb energiájú és 8,5 ns szélességű lézerimpulzus érhető el. A kimenő lézersugár divergencia szöge a lézersugár-tágítón keresztül 0,3 mrad. A szimulációk és elemzések azt mutatják, hogy egy impulzuslézeres távolságmérő távolságmérési képessége ezzel a lézerrel meghaladhatja a 30 km-t.
| Hullámhossz | 1570±5 nm |
| Ismétlési gyakoriság | 20 Hz |
| Lézersugár szórási szöge (sugártágulás) | 0,3–0,6 mrad |
| Impulzus szélesség | 8,5 ns |
| Impulzusenergia | 80 mJ |
| Folyamatos munkaidő | 5 perc |
| Súly | ≤1,2 kg |
| Üzemi hőmérséklet | -40℃~65℃ |
| Tárolási hőmérséklet | -50℃~65℃ |
A Lumispot Tech a saját technológiai kutatás-fejlesztési beruházásainak fejlesztése, a K+F csapat felépítésének megerősítése és a technológiai K+F innovációs rendszer tökéletesítése mellett aktívan együttműködik külső kutatóintézetekkel az ipar-egyetem-kutatás területén, és jó együttműködési kapcsolatot alakított ki a hazai neves iparági szakértőkkel. Az alapvető technológiát és a kulcsfontosságú alkatrészeket függetlenül fejlesztették ki, minden kulcsfontosságú alkatrészt függetlenül fejlesztettek és gyártottak, és minden eszközt lokalizáltak. A Bright Source Laser továbbra is gyorsítja a technológiai fejlesztés és az innováció ütemét, és továbbra is olcsóbb és megbízhatóbb emberi szembiztonsági lézeres távolságmérő modulokat fog bevezetni a piaci igények kielégítése érdekében.
Közzététel ideje: 2023. június 21.