Lumispot Technology Co., Ltd. hat auf der Grundlage jahrelanger Forschung und Entwicklung erfolgreich einen kleinen und leichten gepulsten Laser mit einer Energie von 80 mJ, einer Wiederholfrequenz von 20 Hz und einer für das menschliche Auge sicheren Wellenlänge von 1,57 μm entwickelt. Dieses Forschungsergebnis wurde durch die Steigerung der Konversationseffizienz von KTP-OPO und die Optimierung der Leistung des Pumpquellen-Diodenlasermoduls erreicht. Dem Testergebnis zufolge erfüllt dieser Laser die breiten Arbeitstemperaturanforderungen von -45 °C bis 65 °C mit hervorragender Leistung und erreicht damit das fortgeschrittene Niveau in China.
Der gepulste Laser-Entfernungsmesser ist ein Entfernungsmessgerät, das den Vorteil eines auf das Ziel gerichteten Laserimpulses mit den Vorzügen einer hochpräzisen Entfernungsmessung, einer starken Entstörungsfähigkeit und einer kompakten Struktur nutzt. Das Produkt wird häufig in der technischen Messung und anderen Bereichen eingesetzt. Dieses gepulste Laser-Entfernungsmessungsverfahren wird am häufigsten bei der Anwendung von Fernmessungen eingesetzt. Bei diesem Langstrecken-Entfernungsmesser ist es vorzuziehen, einen Festkörperlaser mit hoher Energie und kleinem Strahlstreuwinkel zu wählen, der die Güteschalttechnologie zur Ausgabe der Nanosekunden-Laserimpulse nutzt.
Die relevanten Trends beim gepulsten Laser-Entfernungsmesser sind wie folgt:
(1) Für das menschliche Auge sicherer Laser-Entfernungsmesser: Der optische parametrische Oszillator mit 1,57 µm ersetzt nach und nach die Position des herkömmlichen Laser-Entfernungsmessers mit 1,06 µm Wellenlänge in den meisten Bereichen der Entfernungsmessung.
(2) Miniaturisierter Laser-Entfernungsmesser mit geringer Größe und geringem Gewicht.
Mit der Verbesserung der Leistung von Erkennungs- und Bildgebungssystemen werden Laser-Entfernungsmesser benötigt, die kleine Ziele von 0,1 m² über 20 km messen können. Daher ist es dringend erforderlich, den Hochleistungs-Laser-Entfernungsmesser zu untersuchen.
In den letzten Jahren hat sich Lumispot Tech intensiv mit der Forschung, dem Design, der Produktion und dem Verkauf des augensicheren Festkörperlasers mit einer Wellenlänge von 1,57 µm, kleinem Strahlstreuwinkel und hoher Betriebsleistung beschäftigt.
Kürzlich hat Lumispot Tech einen luftgekühlten Laser mit einer augensicheren Wellenlänge von 1,57 µm, hoher Spitzenleistung und kompakter Struktur entwickelt, der aus der praktischen Nachfrage in der Forschung zur Minimierung von Laser-Entfernungsmessern für große Entfernungen resultiert. Nach dem Experiment zeigt dieser Laser die Weite Anwendungsaussichten, hervorragende Leistung, starke Anpassungsfähigkeit an die Umwelt im breiten Arbeitstemperaturbereich von -40 bis 65 Grad Celsius,
Durch die folgende Gleichung kann mit der festen Menge anderer Referenzen durch Verbesserung der Spitzenausgangsleistung und Verringerung des Strahlstreuwinkels die Messentfernung des Entfernungsmessers verbessert werden. Als Ergebnis sind die beiden Faktoren: der Wert der Spitzenausgangsleistung und der kleine Strahlstreuwinkel, ein Laser mit kompakter Struktur und luftgekühlter Funktion der Schlüsselfaktor für die Entfernungsmessfähigkeit eines bestimmten Entfernungsmessers.
Der Schlüssel zur Realisierung des Lasers mit einer für das menschliche Auge sicheren Wellenlänge ist die Technik des optischen parametrischen Oszillators (OPO), einschließlich der Option eines nichtlinearen Kristalls, einer Phasenanpassungsmethode und eines OPO-Interiolstrukturdesigns. Die Wahl des nichtlinearen Kristalls hängt von einem großen nichtlinearen Koeffizienten, einer hohen Schadensresistenzschwelle, stabilen chemischen und physikalischen Eigenschaften sowie ausgereiften Wachstumstechniken usw. ab. Die Phasenanpassung sollte Vorrang haben. Wählen Sie eine unkritische Phasenanpassungsmethode mit großem Akzeptanzwinkel und kleinem Abflugwinkel. Die OPO-Hohlraumstruktur sollte Effizienz und Strahlqualität berücksichtigen, um Zuverlässigkeit zu gewährleisten. Die Änderungskurve der KTP-OPO-Ausgangswellenlänge mit Phasenanpassungswinkel, wenn θ = 90°, kann das Signallicht genau für das menschliche Auge sicher ausgeben Laser. Daher wird der entworfene Kristall entlang einer Seite geschnitten, wobei die Winkelanpassung θ = 90 °, φ = 0 ° verwendet wird, d .
Basierend auf einer umfassenden Betrachtung des oben genannten Problems, kombiniert mit dem Entwicklungsstand der aktuellen heimischen Lasertechnik und -ausrüstung, lautet die technische Optimierungslösung: Das OPO verwendet ein nichtkritisches Phasenanpassungs-Doppelkavitäts-KTP-OPO der Klasse II mit externem Hohlraum Design; Die beiden KTP-OPOs treffen vertikal in einer Tandemstruktur ein, um die Umwandlungseffizienz und Laserzuverlässigkeit zu verbessern, wie in gezeigtAbbildung 1Über.
Die Pumpquelle ist ein selbst erforschtes und entwickeltes, konduktiv gekühltes Halbleiterlaser-Array mit einem Arbeitszyklus von höchstens 2 %, einer Spitzenleistung von 100 W für einen einzelnen Stab und einer Gesamtarbeitsleistung von 12.000 W. Das rechtwinklige Prisma, der planare Allreflexionsspiegel und der Polarisator bilden einen Resonanzhohlraum mit gefaltetem, polarisationsgekoppeltem Ausgang, und das rechtwinklige Prisma und die Wellenplatte werden gedreht, um den gewünschten 1064-nm-Laserkopplungsausgang zu erhalten. Das Q-Modulationsverfahren ist eine unter Druck stehende aktive elektrooptische Q-Modulation auf Basis eines KDP-Kristalls.
Abbildung 1Zwei in Reihe geschaltete KTP-Kristalle
In dieser Gleichung ist Prec die kleinste erkennbare Arbeitsleistung;
Pout ist der Spitzenleistungswert der Arbeitsleistung;
D ist die Apertur des empfangenden optischen Systems;
t ist der Transmissionsgrad des optischen Systems;
θ ist der Streuwinkel des emittierenden Strahls des Lasers;
r ist die Reflexionsrate des Ziels;
A ist die äquivalente Zielquerschnittsfläche;
R ist der größte Messbereich;
σ ist der atmosphärische Absorptionskoeffizient.
Abbildung 2: Das bogenförmige Bar-Array-Modul durch Eigenentwicklung,
mit dem YAG-Kristallstab in der Mitte.
DerAbbildung 2sind die bogenförmigen Stabstapel, die die YAG-Kristallstäbe als Lasermedium mit einer Konzentration von 1 % im Inneren des Moduls platzieren. Um den Widerspruch zwischen der seitlichen Laserbewegung und der symmetrischen Verteilung der Laserleistung aufzulösen, wurde eine symmetrische Verteilung des LD-Arrays in einem Winkel von 120 Grad verwendet. Die Pumpquelle hat eine Wellenlänge von 1064 nm und besteht aus zwei 6000-W-Curved-Array-Stabmodulen in Reihenhalbleiter-Tandempumpe. Die Ausgangsenergie beträgt 0–250 mJ mit einer Impulsbreite von etwa 10 ns und einer hohen Frequenz von 20 Hz. Es wird ein gefalteter Hohlraum verwendet, und der Laser mit einer Wellenlänge von 1,57 μm wird nach einem nichtlinearen Tandem-KTP-Kristall ausgegeben.
Grafik 3Die Maßzeichnung eines gepulsten Lasers mit einer Wellenlänge von 1,57 µm
Grafik 4: Probenausrüstung für gepulste Laser mit einer Wellenlänge von 1,57 µm
Grafik 5:1,57 μm Ausgang
Grafik 6:Der Umwandlungswirkungsgrad der Pumpquelle
Anpassung der Laserenergiemessung zur Messung der Ausgangsleistung von jeweils zwei Arten von Wellenlängen. Gemäß der unten gezeigten Grafik war der resultierende Energiewert der Durchschnittswert bei Betrieb bei 20 Hz und einer Betriebsdauer von 1 Minute. Darunter ändert sich die vom 1,57-um-Wellenlängenlaser erzeugte Energie im Verhältnis zur Pumpquellenenergie der 1064-nm-Wellenlänge. Wenn die Energie der Pumpquelle 220 mJ beträgt, kann die Ausgangsenergie des Lasers mit einer Wellenlänge von 1,57 µm 80 mJ erreichen, wobei die Umwandlungsrate bis zu 35 % beträgt. Da das OPO-Signallicht unter der Wirkung einer bestimmten Leistungsdichte des Grundfrequenzlichts erzeugt wird, ist sein Schwellenwert höher als der Schwellenwert des Grundfrequenzlichts von 1064 nm und seine Ausgangsenergie steigt schnell an, nachdem die Pumpenergie den OPO-Schwellenwert überschreitet . Die Beziehung zwischen der OPO-Ausgangsenergie und dem Wirkungsgrad mit der Lichtausgangsenergie der Grundfrequenz ist in der Abbildung dargestellt, aus der ersichtlich ist, dass der Umwandlungswirkungsgrad des OPO bis zu 35 % erreichen kann.
Endlich kann ein Laserpulsausgang mit einer Wellenlänge von 1,57 μm, einer Energie von mehr als 80 mJ und einer Laserpulsbreite von 8,5 ns erreicht werden. Der Divergenzwinkel des Ausgangslaserstrahls durch den Laserstrahlaufweiter beträgt 0,3 mrad. Simulationen und Analysen zeigen, dass die Reichweitenmessung eines gepulsten Laser-Entfernungsmessers mit diesem Laser mehr als 30 km betragen kann.
| Wellenlänge | 1570 ± 5 nm |
| Wiederholungsfrequenz | 20Hz |
| Streuwinkel des Laserstrahls (Strahlaufweitung) | 0,3–0,6 mrad |
| Impulsbreite | 8,5 ns |
| Pulsenergie | 80mJ |
| Kontinuierliche Arbeitszeiten | 5min |
| Gewicht | ≤1,2 kg |
| Arbeitstemperatur | -40℃~65℃ |
| Lagertemperatur | -50℃~65℃ |
Neben der Verbesserung der eigenen Investitionen in Technologieforschung und -entwicklung, der Stärkung des Aufbaus des F&E-Teams und der Perfektionierung des Technologie-F&E-Innovationssystems arbeitet Lumispot Tech auch aktiv mit externen Forschungseinrichtungen in der Industrie-Universitätsforschung zusammen und hat eine gute Kooperationsbeziehung mit diesen aufgebaut inländische berühmte Branchenexperten. Die Kerntechnologie und Schlüsselkomponenten wurden unabhängig voneinander entwickelt, alle Schlüsselkomponenten wurden unabhängig entwickelt und hergestellt und alle Geräte wurden lokalisiert. Bright Source Laser beschleunigt weiterhin das Tempo der Technologieentwicklung und Innovation und wird weiterhin kostengünstigere und zuverlässigere Laser-Entfernungsmessermodule zum Schutz des menschlichen Auges einführen, um die Marktnachfrage zu befriedigen.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 21. Juni 2023