En los campos de medición de distancias láser, designación de objetivos y LiDAR, los transmisores láser Er:Glass se han convertido en láseres de estado sólido de infrarrojo medio ampliamente utilizados gracias a su excelente seguridad ocular y diseño compacto. Entre sus parámetros de rendimiento, la energía de pulso desempeña un papel crucial para determinar la capacidad de detección, la cobertura del alcance y la capacidad de respuesta general del sistema. Este artículo ofrece un análisis exhaustivo de la energía de pulso de los transmisores láser Er:Glass.
1. ¿Qué es la energía del pulso?
La energía del pulso se refiere a la cantidad de energía emitida por el láser en cada pulso, generalmente medida en milijulios (mJ). Es el producto de la potencia de pico por la duración del pulso: E = Pcima×τ. Donde: E es la energía del pulso, Pcima es la potencia máxima,τ es el ancho del pulso.
Para láseres de Er:Glass típicos que operan a 1535 nm—una longitud de onda en la banda segura para los ojos de clase 1—Se puede lograr una alta energía de pulso manteniendo la seguridad, lo que los hace especialmente adecuados para aplicaciones portátiles y al aire libre.
2. Rango de energía de pulso de Er: láseres de vidrio
Dependiendo del diseño, el método de bombeo y la aplicación prevista, los transmisores láser Er:Glass comerciales ofrecen una energía de pulso único que varía desde decenas de microjulios (μJ) a varias decenas de milijulios (mJ).
Generalmente, los transmisores láser de vidrio Er utilizados en módulos de medición de distancia en miniatura tienen un rango de energía de pulso de 0,1 a 1 mJ. Para designadores de objetivos de largo alcance, se requieren típicamente de 5 a 20 mJ, mientras que los sistemas militares o industriales pueden superar los 30 mJ, utilizando a menudo estructuras de amplificación de doble varilla o multietapa para lograr una mayor potencia.
Una mayor energía de pulso generalmente produce un mejor rendimiento de detección, especialmente en condiciones difíciles, como señales de retorno débiles o interferencias ambientales a largas distancias.
3. Factores que afectan la energía del pulso
①Rendimiento de la fuente de bombeo
Los láseres de vidrio suelen ser alimentados por diodos láser (LD) o lámparas de destello. Los LD ofrecen mayor eficiencia y compacidad, pero requieren un control preciso del circuito térmico y de accionamiento.
②Concentración de dopaje y longitud de la varilla
Diferentes materiales anfitriones como Er:YSGG o Er:Yb:Glass varían en sus niveles de dopaje y ganan longitud, lo que impacta directamente en la capacidad de almacenamiento de energía.
③Tecnología Q-Switching
La conmutación Q pasiva (p. ej., con cristales de Cr:YAG) simplifica la estructura, pero ofrece una precisión de control limitada. La conmutación Q activa (p. ej., con celdas de Pockels) proporciona mayor estabilidad y control energético.
④Gestión térmica
A altas energías de pulso, la disipación efectiva del calor de la varilla láser y la estructura del dispositivo es esencial para garantizar la estabilidad y la longevidad de la salida.
4. Adaptación de la energía del pulso a los escenarios de aplicación
La elección del transmisor láser Er:Glass adecuado depende en gran medida de la aplicación prevista. A continuación, se presentan algunos casos de uso comunes y sus correspondientes recomendaciones de energía de pulso:
①Telémetros láser portátiles
Características: compacto, bajo consumo, mediciones de corto alcance y alta frecuencia.
Energía de pulso recomendada: 0,5–1 mJ
②Alcance de UAV / Evitación de obstáculos
Características: alcance medio a largo, respuesta rápida, peso ligero.
Energía de pulso recomendada: 1–5 mJ
③Designadores de objetivos militares
Características: alta penetración, fuerte antiinterferencia, guía de golpe de largo alcance.
Energía de pulso recomendada: 10–30 mJ
④Sistemas LiDAR
Características: alta tasa de repetición, escaneo o generación de nubes de puntos.
Energía de pulso recomendada: 0,1–10 mJ
5. Tendencias futuras: envases compactos y de alta energía
Gracias a los continuos avances en la tecnología de dopaje de vidrio, las estructuras de bombeo y los materiales térmicos, los transmisores láser de Er:Glass están evolucionando hacia la combinación de alta energía, alta tasa de repetición y miniaturización. Por ejemplo, los sistemas que integran amplificación multietapa con diseños de conmutación Q activa ahora pueden entregar más de 30 mJ por pulso, manteniendo un formato compacto.—Ideal para mediciones de largo alcance y aplicaciones de defensa de alta confiabilidad.
6. Conclusión
La energía de pulso es un indicador clave de rendimiento para evaluar y seleccionar transmisores láser de vidrio Er: según los requisitos de la aplicación. A medida que las tecnologías láser evolucionan, los usuarios pueden lograr una mayor salida de energía y un mayor alcance en dispositivos más pequeños y de mayor eficiencia energética. Para sistemas que exigen un rendimiento de largo alcance, seguridad ocular y fiabilidad operativa, comprender y seleccionar el rango de energía de pulso adecuado es crucial para maximizar la eficiencia y el valor del sistema.
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Hora de publicación: 28 de julio de 2025