Lumispot Technology Co., Ltd., basándose en años de investigación y desarrollo, desarrolló con éxito un láser pulsado de tamaño pequeño y peso ligero con una energía de 80 mJ, una frecuencia de repetición de 20 Hz y una longitud de onda segura para el ojo humano de 1,57 μm. El resultado de esta investigación se logró aumentando la eficiencia de la conversación de KTP-OPO y optimizando la salida del módulo láser de diodo de fuente de bombeo. Según el resultado de la prueba, este láser cumple con los amplios requisitos de temperatura de trabajo de -45 ℃ a 65 ℃ con un rendimiento excelente, alcanzando el nivel avanzado en China.
El telémetro láser pulsado es un instrumento de medición de distancia con la ventaja del pulso láser dirigido al objetivo, con las ventajas de una capacidad de telémetro de alta precisión, una fuerte capacidad antiinterferente y una estructura compacta. El producto se utiliza ampliamente en mediciones de ingeniería y otros campos. Este método de telémetro con láser pulsado se utiliza más ampliamente en la aplicación de mediciones de larga distancia. En este telémetro de larga distancia, es preferible elegir el láser de estado sólido con alta energía y pequeño ángulo de dispersión del haz, utilizando la tecnología de conmutación Q para generar pulsos láser de nanosegundos.
Las tendencias relevantes del telémetro láser pulsado son las siguientes:
(1) Telémetro láser seguro para el ojo humano: el oscilador paramétrico óptico de 1,57 um está reemplazando gradualmente la posición del telémetro láser tradicional de longitud de onda de 1,06 um en la mayoría de los campos de telémetro.
(2) Telémetro láser remoto miniaturizado de tamaño pequeño y liviano.
Con la mejora del rendimiento de los sistemas de detección e imágenes, se requieren telémetros láser remotos capaces de medir objetivos pequeños de 0,1 m² en 20 km. Por tanto, es urgente estudiar el telémetro láser de alto rendimiento.
En los últimos años, Lumispot Tech se ha esforzado en la investigación, diseño, producción y venta del láser de estado sólido seguro para los ojos de longitud de onda de 1,57 um con un ángulo de dispersión de haz pequeño y un alto rendimiento operativo.
Recientemente, Lumispot Tech diseñó un láser enfriado por aire de longitud de onda segura para los ojos de 1.57um con alta potencia máxima y estructura compacta, como resultado de la demanda práctica dentro de la investigación de telémetro láser de larga distancia de minimización. Después del experimento, este láser muestra la amplia perspectivas de aplicación, poseía un rendimiento excelente, una gran adaptabilidad ambiental en un amplio rango de temperaturas de trabajo de -40 a 65 grados centígrados,
A través de la siguiente ecuación, con la cantidad fija de otra referencia, al mejorar la potencia de salida máxima y disminuir el ángulo de dispersión del haz, se puede mejorar la distancia de medición del telémetro. Como resultado, los 2 factores: el valor de la potencia de salida máxima y el ángulo de dispersión del haz pequeño. El láser de estructura compacta con función refrigerada por aire es la parte clave que decide la capacidad de medición de distancia de un telémetro específico.
La parte clave para realizar el láser con una longitud de onda segura para el ojo humano es la técnica del oscilador óptico paramétrico (OPO), que incluye la opción de cristal no lineal, método de coincidencia de fases y diseño de estructura interior de OPO. La elección del cristal no lineal depende de un gran coeficiente no lineal, un alto umbral de resistencia al daño, propiedades físicas y químicas estables y técnicas de crecimiento maduras, etc., la coincidencia de fases debe tener prioridad. Seleccione un método de coincidencia de fase no crítica con un ángulo de aceptación grande y un ángulo de salida pequeño; La estructura de la cavidad OPO debe tener en cuenta la eficiencia y la calidad del haz para garantizar la confiabilidad. La curva de cambio de la longitud de onda de salida KTP-OPO con ángulo de coincidencia de fase, cuando θ = 90 °, la luz de señal puede emitir exactamente al ojo humano de forma segura. láser. Por lo tanto, el cristal diseñado se corta a lo largo de un lado, la coincidencia de ángulos se utiliza θ=90°,φ=0°, es decir, se utiliza el método de coincidencia de clases, cuando el coeficiente no lineal efectivo del cristal es el mayor y no hay efecto de dispersión. .
Basado en una consideración integral del problema anterior, combinado con el nivel de desarrollo de la técnica y el equipo láser doméstico actual, la solución técnica de optimización es: La OPO adopta un KTP-OPO de doble cavidad de cavidad externa de coincidencia de fase no crítica Clase II diseño; Los 2 KTP-OPO inciden verticalmente en una estructura en tándem para mejorar la eficiencia de conversión y la confiabilidad del láser, como se muestra enFigura 1Arriba.
La fuente de la bomba es la matriz de láser semiconductor refrigerado conductivo desarrollada y realizada por investigación propia, con un ciclo de trabajo de 2 % como máximo, una potencia máxima de 100 W para una sola barra y una potencia de trabajo total de 12 000 W. El prisma de ángulo recto, el espejo plano totalmente reflectante y el polarizador forman una cavidad resonante de salida acoplada por polarización plegada, y el prisma de ángulo recto y la placa de ondas se giran para obtener la salida de acoplamiento láser de 1064 nm deseada. El método de modulación Q es una modulación Q electroóptica activa presurizada basada en cristal KDP.
Figura 1Dos cristales KTP conectados en serie.
En esta ecuación, Prec es la potencia de trabajo más pequeña detectable;
Pout es el valor máximo de producción de la potencia de trabajo;
D es la apertura del sistema óptico receptor;
t es la transmitancia del sistema óptico;
θ es el ángulo de dispersión del haz emisor del láser;
r es la tasa de reflexión del objetivo;
A es el área de la sección transversal equivalente objetivo;
R es el rango de medición más grande;
σ es el coeficiente de absorción atmosférica.
Figura 2: El módulo de matriz de barras en forma de arco a través del autodesarrollo,
con la varilla de cristal YAG en el medio.
ElFigura 2Son las pilas de barras en forma de arco, que colocan las varillas de cristal YAG como medio láser dentro del módulo, con una concentración del 1%. Para resolver la contradicción entre el movimiento lateral del láser y la distribución simétrica de la salida del láser, se utilizó una distribución simétrica de la matriz LD en un ángulo de 120 grados. La fuente de la bomba es una longitud de onda de 1064 nm, dos módulos de barra de matriz curva de 6000 W en bombeo en tándem de semiconductores en serie. La energía de salida es de 0-250 mJ con un ancho de pulso de aproximadamente 10 ns y una frecuencia intensa de 20 Hz. Se utiliza una cavidad plegada y el láser de longitud de onda de 1,57 μm sale después de un cristal no lineal KTP en tándem.
Gráfico 3El dibujo dimensional del láser pulsado de longitud de onda de 1,57 um.
Gráfico 4: Equipo de muestra de láser pulsado de longitud de onda de 1,57 um
Gráfico 5:Salida de 1,57 μm
Gráfico 6:La eficiencia de conversión de la fuente de la bomba.
Adaptación de la medición de energía láser para medir la potencia de salida de 2 tipos de longitud de onda respectivamente. Según el gráfico que se muestra a continuación, el resultado del valor de energía fue el valor promedio trabajando por debajo de 20 Hz con un período de trabajo de 1 min. Entre ellos, la energía generada por el láser de longitud de onda de 1,57 um tiene el consiguiente cambio con la relación de energía de la fuente de bomba de longitud de onda de 1064 nm. Cuando la energía de la fuente de bombeo es de 220 mJ, la energía de salida del láser de longitud de onda de 1,57 um puede alcanzar 80 mJ, con una tasa de conversión de hasta el 35 %. Dado que la luz de señal OPO se genera bajo la acción de cierta densidad de potencia de la luz de frecuencia fundamental, su valor umbral es mayor que el valor umbral de la luz de frecuencia fundamental de 1064 nm y su energía de salida aumenta rápidamente después de que la energía de bombeo excede el valor umbral de OPO. . La relación entre la energía de salida del OPO y la eficiencia con la energía de salida de luz de frecuencia fundamental se muestra en la figura, de la cual se puede ver que la eficiencia de conversión del OPO puede alcanzar hasta el 35%.
Por fin, se puede lograr una salida de pulso láser de longitud de onda de 1,57 μm con una energía superior a 80 mJ y un ancho de pulso láser de 8,5 ns. El ángulo de divergencia del rayo láser de salida a través del expansor del rayo láser es de 0,3 mrad. Las simulaciones y análisis muestran que la capacidad de medición de alcance de un telémetro láser pulsado que utiliza este láser puede superar los 30 km.
| Longitud de onda | 1570±5nm |
| Frecuencia de repetición | 20Hz |
| Ángulo de dispersión del rayo láser (expansión del rayo) | 0,3-0,6 mrad |
| Ancho de pulso | 8,5 ns |
| Energía de pulso | 80mJ |
| Horas de trabajo continuas | 5 minutos |
| Peso | ≤1,2 kg |
| Temperatura de trabajo | -40 ℃ ~ 65 ℃ |
| Temperatura de almacenamiento | -50 ℃ ~ 65 ℃ |
Además de mejorar su propia inversión en investigación y desarrollo de tecnología, fortalecer la construcción del equipo de I+D y perfeccionar el sistema de innovación de I+D de tecnología, Lumispot Tech también coopera activamente con instituciones de investigación externas en la industria-universidad-investigación y ha establecido una buena relación de cooperación con Expertos de la industria nacionales famosos. La tecnología central y los componentes clave se han desarrollado de forma independiente, todos los componentes clave se han desarrollado y fabricado de forma independiente y todos los dispositivos se han localizado. Bright Source Laser sigue acelerando el ritmo del desarrollo y la innovación de la tecnología y seguirá introduciendo módulos de telémetro láser de seguridad para el ojo humano más confiables y de menor costo para satisfacer la demanda del mercado.
Hora de publicación: 21 de junio de 2023