Η Lumispot Technology Co., Ltd., βασιζόμενη σε χρόνια έρευνας και ανάπτυξης, ανέπτυξε με επιτυχία ένα μικρού μεγέθους και ελαφρού βάρους παλμικό λέιζερ με ενέργεια 80mJ, συχνότητα επανάληψης 20 Hz και μήκος κύματος ασφαλές για το ανθρώπινο μάτι 1,57μm. Αυτό το ερευνητικό αποτέλεσμα επιτεύχθηκε αυξάνοντας την απόδοση συνομιλίας του KTP-OPO και βελτιστοποιώντας την έξοδο της μονάδας λέιζερ διόδου πηγής αντλίας. Σύμφωνα με το αποτέλεσμα των δοκιμών, αυτό το λέιζερ πληροί τις ευρείες απαιτήσεις θερμοκρασίας λειτουργίας από -45 ℃ έως 65 ℃ με εξαιρετική απόδοση, φτάνοντας στο προηγμένο επίπεδο στην Κίνα.
Το παλμικό αποστασιόμετρο λέιζερ είναι ένα όργανο μέτρησης απόστασης με το πλεονέκτημα του παλμού λέιζερ που κατευθύνεται στον στόχο, με τα πλεονεκτήματα της υψηλής ακρίβειας ικανότητας αποστασιομέτρησης, της ισχυρής ικανότητας αντι-παρεμβολής και της συμπαγούς δομής. Το προϊόν χρησιμοποιείται ευρέως στις μετρήσεις μηχανικής και σε άλλους τομείς. Αυτή η μέθοδος παλμικής αποστασιομέτρησης λέιζερ χρησιμοποιείται ευρύτερα στην εφαρμογή μετρήσεων μεγάλων αποστάσεων. Σε αυτό το αποστασιόμετρο μεγάλων αποστάσεων, είναι προτιμότερο να επιλέξετε το λέιζερ στερεάς κατάστασης με υψηλή ενέργεια και μικρή γωνία σκέδασης δέσμης, χρησιμοποιώντας την τεχνολογία Q-switching για την έξοδο των παλμών λέιζερ νανοδευτερολέπτων.
Οι σχετικές τάσεις του παλμικού αποστασιόμετρου λέιζερ είναι οι εξής:
(1) Αποστασιόμετρο λέιζερ ασφαλές για το ανθρώπινο μάτι: Ο οπτικός παραμετρικός ταλαντωτής 1,57 μm αντικαθιστά σταδιακά τη θέση του παραδοσιακού αποστασιόμετρου λέιζερ μήκους κύματος 1,06 μm στην πλειονότητα των πεδίων αποστασιομέτρησης.
(2) Μικροσκοπικό τηλεχειριστήριο λέιζερ με μικρό μέγεθος και βάρος.
Με τη βελτίωση της απόδοσης των συστημάτων ανίχνευσης και απεικόνισης, απαιτούνται τηλεχειριζόμενα αποστασιόμετρα λέιζερ ικανά να μετρούν μικρούς στόχους 0,1m² σε απόσταση 20 km. Επομένως, είναι επείγον να μελετηθεί το αποστασιόμετρο λέιζερ υψηλής απόδοσης.
Τα τελευταία χρόνια, η Lumispot Tech κατέβαλε προσπάθειες στην έρευνα, το σχεδιασμό, την παραγωγή και την πώληση του λέιζερ στερεάς κατάστασης μήκους κύματος 1,57um, ασφαλούς για τα μάτια, με μικρή γωνία σκέδασης δέσμης και υψηλή λειτουργική απόδοση.
Πρόσφατα, η Lumispot Tech σχεδίασε ένα αερόψυκτο λέιζερ μήκους κύματος 1,57um ασφαλές για τα μάτια με υψηλή μέγιστη ισχύ και συμπαγή δομή, ως αποτέλεσμα της πρακτικής απαίτησης στην έρευνα για το αποστασιόμετρο λέιζερ μεγάλων αποστάσεων ελαχιστοποίησης. Μετά το πείραμα, αυτό το λέιζερ παρουσιάζει ευρείες προοπτικές εφαρμογής, διαθέτει εξαιρετική απόδοση, ισχυρή περιβαλλοντική προσαρμοστικότητα σε ένα ευρύ φάσμα θερμοκρασιών λειτουργίας από -40 έως 65 βαθμούς Κελσίου.
Μέσω της ακόλουθης εξίσωσης, με την σταθερή ποσότητα άλλης αναφοράς, βελτιώνοντας την μέγιστη ισχύ εξόδου και μειώνοντας τη γωνία σκέδασης δέσμης, μπορεί να βελτιωθεί η απόσταση μέτρησης του αποστασιόμετρου. Ως αποτέλεσμα, οι 2 παράγοντες: η τιμή της μέγιστης ισχύος εξόδου και η μικρή γωνία σκέδασης δέσμης, το λέιζερ συμπαγούς δομής με αερόψυκτη λειτουργία είναι το βασικό μέρος που καθορίζει την ικανότητα μέτρησης απόστασης ενός συγκεκριμένου αποστασιόμετρου.
Το βασικό μέρος για την υλοποίηση του λέιζερ με μήκος κύματος ασφαλές για το ανθρώπινο μάτι είναι η τεχνική οπτικού παραμετρικού ταλαντωτή (OPO), συμπεριλαμβανομένης της επιλογής μη γραμμικού κρυστάλλου, της μεθόδου αντιστοίχισης φάσης και του σχεδιασμού εσωτερικής δομής OPO. Η επιλογή μη γραμμικού κρυστάλλου εξαρτάται από τον μεγάλο μη γραμμικό συντελεστή, το υψηλό όριο αντοχής σε βλάβη, τις σταθερές χημικές και φυσικές ιδιότητες και τις τεχνικές ώριμης ανάπτυξης κ.λπ., η αντιστοίχιση φάσης θα πρέπει να έχει προτεραιότητα. Επιλέξτε μια μη κρίσιμη μέθοδο αντιστοίχισης φάσης με μεγάλη γωνία αποδοχής και μικρή γωνία αναχώρησης. Η δομή κοιλότητας OPO θα πρέπει να λαμβάνει υπόψη την απόδοση και την ποιότητα της δέσμης με βάση την εξασφάλιση αξιοπιστίας. Η καμπύλη αλλαγής του μήκους κύματος εξόδου KTP-OPO με τη γωνία αντιστοίχισης φάσης, όταν θ=90°, το φως σήματος μπορεί να εξάγει ακριβώς το λέιζερ ασφαλές για το ανθρώπινο μάτι. Επομένως, ο σχεδιασμένος κρύσταλλος κόβεται κατά μήκος της μίας πλευράς, η αντιστοίχιση γωνίας που χρησιμοποιείται είναι θ=90°, φ=0°, δηλαδή, χρησιμοποιείται η μέθοδος αντιστοίχισης κλάσης, όταν ο μη γραμμικός συντελεστής αποτελεσματικός κρυστάλλου είναι ο μεγαλύτερος και δεν υπάρχει φαινόμενο διασποράς.
Με βάση μια ολοκληρωμένη εξέταση του παραπάνω ζητήματος, σε συνδυασμό με το επίπεδο ανάπτυξης της τρέχουσας εγχώριας τεχνικής και εξοπλισμού λέιζερ, η τεχνική λύση βελτιστοποίησης είναι: Το OPO υιοθετεί έναν σχεδιασμό διπλής κοιλότητας KTP-OPO με εξωτερική κοιλότητα, μη κρίσιμης φάσης, Κλάσης II. Τα 2 KTP-OPO προσπίπτουν κάθετα σε μια δομή tandem για βελτίωση της απόδοσης μετατροπής και της αξιοπιστίας του λέιζερ, όπως φαίνεται στοΣχήμα 1Πάνω από.
Η πηγή της αντλίας είναι η αυτοερευνημένη και ανεπτυγμένη αγώγιμη διάταξη ψυχόμενων ημιαγωγών λέιζερ, με κύκλο λειτουργίας το πολύ 2%, μέγιστη ισχύ 100W για μία μόνο ράβδο και συνολική ισχύ λειτουργίας 12.000W. Το πρίσμα ορθής γωνίας, ο επίπεδος ανακλαστικός καθρέφτης και ο πολωτής σχηματίζουν μια διπλωμένη κοιλότητα συντονισμού εξόδου συζευγμένης πόλωσης και το πρίσμα ορθής γωνίας και η πλάκα κύματος περιστρέφονται για να επιτευχθεί η επιθυμητή έξοδος σύζευξης λέιζερ 1064 nm. Η μέθοδος διαμόρφωσης Q είναι μια πεπιεσμένη ενεργή ηλεκτροοπτική διαμόρφωση Q βασισμένη σε κρύσταλλο KDP.
Σχήμα 1Δύο κρύσταλλοι KTP συνδεδεμένοι σε σειρά
Σε αυτήν την εξίσωση, το Prec είναι η μικρότερη ανιχνεύσιμη ισχύς έργου.
Το Pout είναι η μέγιστη τιμή εξόδου της ισχύος έργου.
Το D είναι το διάφραγμα του οπτικού συστήματος λήψης.
t είναι η διαπερατότητα του οπτικού συστήματος.
θ είναι η γωνία σκέδασης της δέσμης εκπομπής του λέιζερ.
r είναι ο ρυθμός ανάκλασης του στόχου·
Το A είναι η ισοδύναμη επιφάνεια διατομής στόχου.
Το R είναι το μεγαλύτερο εύρος μέτρησης.
σ είναι ο συντελεστής ατμοσφαιρικής απορρόφησης.
Σχήμα 2Η ενότητα διάταξης ράβδων σε σχήμα τόξου μέσω αυτοανάπτυξης,
με τη ράβδο κρυστάλλου YAG στη μέση.
ΟΣχήμα 2είναι οι στοίβες ράβδων σε σχήμα τόξου, τοποθετώντας τις ράβδους κρυστάλλου YAG ως μέσο λέιζερ μέσα στη μονάδα, με συγκέντρωση 1%. Για να επιλυθεί η αντίφαση μεταξύ της πλευρικής κίνησης του λέιζερ και της συμμετρικής κατανομής της εξόδου του λέιζερ, χρησιμοποιήθηκε μια συμμετρική κατανομή της διάταξης LD υπό γωνία 120 μοιρών. Η πηγή αντλίας είναι μήκος κύματος 1064nm, δύο καμπύλες διατάξεις ράβδων 6000W σε σειρά ημιαγωγών με άντληση σε σειρά. Η ενέργεια εξόδου είναι 0-250mJ με πλάτος παλμού περίπου 10ns και βαριά συχνότητα 20Hz. Χρησιμοποιείται μια διπλωμένη κοιλότητα και το λέιζερ μήκους κύματος 1,57μm εξάγεται μετά από έναν μη γραμμικό κρύσταλλο KTP σε σειρά.
Γράφημα 3Το διαστατικό σχέδιο του παλμικού λέιζερ μήκους κύματος 1,57 μm
Γράφημα 4: εξοπλισμός δειγματοληψίας παλμικού λέιζερ μήκους κύματος 1,57 μm
Γράφημα 5:Έξοδος 1,57μm
Γράφημα 6:Η απόδοση μετατροπής της πηγής αντλίας
Προσαρμογή της μέτρησης ενέργειας λέιζερ για τη μέτρηση της ισχύος εξόδου 2 ειδών μήκους κύματος αντίστοιχα. Σύμφωνα με το παρακάτω γράφημα, το αποτέλεσμα της τιμής ενέργειας ήταν η μέση τιμή που λειτουργεί στα 20Hz με περίοδο λειτουργίας 1 λεπτού. Μεταξύ αυτών, η ενέργεια που παράγεται από το λέιζερ μήκους κύματος 1,57um έχει την αντίστοιχη μεταβολή με τη σχέση της ενέργειας πηγής αντλίας μήκους κύματος 1064nm. Όταν η ενέργεια της πηγής μήκους κύματος αντλίας ισούται με 220mJ, η ενέργεια εξόδου του λέιζερ μήκους κύματος 1,57um είναι σε θέση να φτάσει τα 80mJ, με ρυθμό μετατροπής έως και 35%. Δεδομένου ότι το φως σήματος OPO παράγεται υπό την επίδραση μιας συγκεκριμένης πυκνότητας ισχύος του φωτός βασικής συχνότητας, η τιμή κατωφλίου του είναι υψηλότερη από την τιμή κατωφλίου του φωτός βασικής συχνότητας 1064 nm και η ενέργεια εξόδου του αυξάνεται ραγδαία αφού η ενέργεια άντλησης υπερβεί την τιμή κατωφλίου OPO. Η σχέση μεταξύ της ενέργειας εξόδου και της απόδοσης του OPO με την ενέργεια εξόδου φωτός θεμελιώδους συχνότητας φαίνεται στο σχήμα, από το οποίο φαίνεται ότι η απόδοση μετατροπής του OPO μπορεί να φτάσει έως και 35%.
Επιτέλους, μπορεί να επιτευχθεί έξοδος παλμού λέιζερ μήκους κύματος 1,57μm με ενέργεια μεγαλύτερη από 80mJ και πλάτος παλμού λέιζερ 8,5ns. Η γωνία απόκλισης της δέσμης λέιζερ εξόδου μέσω του διαστολέα δέσμης λέιζερ είναι 0,3mrad. Οι προσομοιώσεις και οι αναλύσεις δείχνουν ότι η ικανότητα μέτρησης εύρους ενός παλμικού αποστασιόμετρου λέιζερ που χρησιμοποιεί αυτό το λέιζερ μπορεί να ξεπεράσει τα 30km.
| Μήκος κύματος | 1570±5nm |
| Συχνότητα Επανάληψης | 20Hz |
| Γωνία σκέδασης δέσμης λέιζερ (διαστολή δέσμης) | 0,3-0,6mrad |
| Πλάτος παλμού | 8,5ns |
| Ενέργεια παλμού | 80mJ |
| Συνεχείς Ώρες Εργασίας | 5 λεπτά |
| Βάρος | ≤1,2 κιλά |
| Θερμοκρασία λειτουργίας | -40℃~65℃ |
| Θερμοκρασία αποθήκευσης | -50℃~65℃ |
Εκτός από τη βελτίωση των δικών της επενδύσεων σε έρευνα και ανάπτυξη τεχνολογίας, την ενίσχυση της δομής της ομάδας Έρευνας και Ανάπτυξης και την τελειοποίηση του συστήματος καινοτομίας στην έρευνα και ανάπτυξη τεχνολογίας, η Lumispot Tech συνεργάζεται επίσης ενεργά με εξωτερικά ερευνητικά ιδρύματα σε τομείς όπως η βιομηχανία, τα πανεπιστήμια και η έρευνα και έχει δημιουργήσει μια καλή σχέση συνεργασίας με εγχώριους διάσημους εμπειρογνώμονες του κλάδου. Η βασική τεχνολογία και τα βασικά εξαρτήματα έχουν αναπτυχθεί ανεξάρτητα, όλα τα βασικά εξαρτήματα έχουν αναπτυχθεί και κατασκευαστεί ανεξάρτητα και όλες οι συσκευές έχουν εντοπιστεί. Η Bright Source Laser εξακολουθεί να επιταχύνει τον ρυθμό ανάπτυξης και καινοτομίας της τεχνολογίας και θα συνεχίσει να εισάγει μονάδες αποστασιόμετρου λέιζερ με χαμηλότερο κόστος και πιο αξιόπιστες μονάδες για την ασφάλεια των ματιών, για να ικανοποιήσει τη ζήτηση της αγοράς.
Ώρα δημοσίευσης: 21 Ιουνίου 2023