En los campos de la medición de distancias por láser, la designación de objetivos y el LiDAR, los transmisores láser de erbio:vidrio se han convertido en láseres de estado sólido de infrarrojo medio de uso generalizado debido a su excelente seguridad ocular y su diseño compacto. Entre sus parámetros de rendimiento, la energía del pulso desempeña un papel crucial en la determinación de la capacidad de detección, la cobertura de alcance y la respuesta general del sistema. Este artículo ofrece un análisis exhaustivo de la energía del pulso de los transmisores láser de erbio:vidrio.
1. ¿Qué es la energía pulsada?
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 máxima y la duración del pulso: E = Pcima×τDonde: E es la energía del pulso, Pcima es la potencia máxima,τ es el ancho de pulso.
Para láseres Er:vidrio típicos que operan a 1535 nm—una longitud de onda en la banda de seguridad ocular de Clase 1—Se puede lograr una alta energía de pulso manteniendo la seguridad, lo que los hace especialmente adecuados para aplicaciones portátiles y en exteriores.
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:Vidrio comerciales ofrecen una energía de pulso único que oscila entre decenas de microjulios (μJ) a varias decenas de milijulios (mJ).
Generalmente, los transmisores láser Er:Glass 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, normalmente se requieren de 5 a 20 mJ, mientras que los sistemas de grado militar o industrial pueden superar los 30 mJ, utilizando a menudo estructuras de amplificación de doble varilla o de múltiples etapas para lograr una mayor potencia de salida.
En general, una mayor energía de pulso resulta en un mejor rendimiento de detección, especialmente en condiciones difíciles como señales de retorno débiles o interferencia ambiental a largas distancias.
3. Factores que afectan la energía del pulso
①Rendimiento de la fuente de bombeo
Los láseres de erbio:vidrio se suelen bombear mediante 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
Los diferentes materiales anfitriones, como Er:YSGG o Er:Yb:Vidrio, varían en sus niveles de dopaje y longitudes de ganancia, lo que repercute directamente en la capacidad de almacenamiento de energía.
③Tecnología de conmutación Q
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 de la energía.
④Gestión térmica
Con altas energías de pulso, una disipación de calor efectiva de la varilla láser y la estructura del dispositivo es esencial para garantizar la estabilidad de la salida y la longevidad.
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 las recomendaciones de energía de pulso correspondientes:
①Telémetros láser portátiles
Características: compacto, bajo consumo, mediciones de corto alcance y alta frecuencia
Energía de pulso recomendada: 0,5–1 mJ
2Medición de distancias con vehículos aéreos no tripulados / Evitación de obstáculos
Características: alcance medio-largo, respuesta rápida, ligero
Energía de pulso recomendada: 1–5 mJ
③Designadores de objetivos militares
Características: alta penetración, gran resistencia a las interferencias, guiado de ataque 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: Alta energía y envases compactos
Gracias a los continuos avances en la tecnología de dopaje del vidrio, las estructuras de bombeo y los materiales térmicos, los transmisores láser de Er:vidrio 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 pueden ahora proporcionar más de 30 mJ por pulso manteniendo un formato compacto.—Ideal para mediciones de largo alcance y aplicaciones de defensa de alta fiabilidad.
6. Conclusión
La energía del pulso es un indicador clave de rendimiento para evaluar y seleccionar transmisores láser de erbio:vidrio según los requisitos de la aplicación. A medida que las tecnologías láser evolucionan, los usuarios pueden lograr una mayor potencia y alcance en dispositivos más pequeños y eficientes energéticamente. Para sistemas que requieren un alto rendimiento a larga distancia, seguridad ocular y fiabilidad operativa, comprender y seleccionar el rango de energía del pulso adecuado es fundamental para maximizar la eficiencia y el valor del sistema.
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Fecha de publicación: 28 de julio de 2025