Lumispot Technology Co., Ltd. hat nach jahrelanger Forschung und Entwicklung erfolgreich einen kompakten und leichten Pulslaser mit einer Energie von 80 mJ, einer Wiederholungsfrequenz von 20 Hz und einer für das menschliche Auge ungefährlichen Wellenlänge von 1,57 μm entwickelt. Dieses Forschungsergebnis wurde durch die Erhöhung der Konversionseffizienz von KTP-OPO und die Optimierung der Leistung des Pumpquellendiodenlasermoduls erreicht. Laut Testergebnis erfüllt dieser Laser den breiten Betriebstemperaturbereich von -45 °C bis 65 °C mit hervorragender Leistung und erreicht damit das höchste Niveau in China.
Der gepulste Laser-Entfernungsmesser ist ein Entfernungsmessgerät, das auf das Ziel gerichtete Laserpulse nutzt und sich durch hochpräzise Entfernungsmessung, hohe Entstörungsfähigkeit und kompakte Bauweise auszeichnet. Das Produkt wird häufig in der technischen Messtechnik und anderen Bereichen eingesetzt. Die gepulste Laser-Entfernungsmessung wird vor allem bei der Messung großer Entfernungen eingesetzt. Für diesen Entfernungsmesser empfiehlt sich ein Festkörperlaser mit hoher Energie und kleinem Streuwinkel, der die Güteschaltungstechnologie zur Ausgabe von Nanosekunden-Laserpulsen nutzt.
Die relevanten Trends bei gepulsten Laser-Entfernungsmessern sind wie folgt:
(1) Für das menschliche Auge ungefährlicher Laser-Entfernungsmesser: Der optisch parametrische Oszillator mit 1,57 µm ersetzt in den meisten Bereichen der Entfernungsmessung nach und nach den traditionellen Laser-Entfernungsmesser mit 1,06 µm Wellenlänge.
(2) Miniaturisierter Remote-Laser-Entfernungsmesser mit kleiner Größe und geringem Gewicht.
Mit der Verbesserung der Leistung von Erkennungs- und Bildgebungssystemen werden ferngesteuerte Laser-Entfernungsmesser benötigt, die kleine Ziele von 0,1 m² über 20 km Entfernung messen können. Daher ist die Entwicklung eines Hochleistungs-Laser-Entfernungsmessers dringend erforderlich.
In den letzten Jahren hat Lumispot Tech viel Aufwand in die Forschung, Entwicklung, Produktion und den Vertrieb des augensicheren Festkörperlasers mit einer Wellenlänge von 1,57 µm, kleinem Strahlstreuwinkel und hoher Betriebsleistung gesteckt.
Als Ergebnis der praktischen Nachfrage im Rahmen der Forschung zur Minimierung von Langstrecken-Laser-Entfernungsmessern hat Lumispot Tech vor kurzem einen augensicheren luftgekühlten Laser mit 1,57 µm Wellenlänge, hoher Spitzenleistung und kompakter Bauweise entwickelt. Nach den Experimenten zeigt dieser Laser breite Anwendungsaussichten, verfügt über eine hervorragende Leistung und eine hohe Umweltanpassungsfähigkeit in einem breiten Arbeitstemperaturbereich von -40 bis 65 Grad Celsius.
Mithilfe der folgenden Gleichung und der festgelegten Referenzgröße kann durch Erhöhung der Spitzenleistung und Verringerung des Streuwinkels die Messdistanz des Entfernungsmessers verbessert werden. Daher sind die beiden Faktoren Spitzenleistung und kleiner Streuwinkel des kompakten Lasers mit Luftkühlung entscheidend für die Entfernungsmessung eines bestimmten Entfernungsmessers.
Der Schlüssel zur Realisierung eines Lasers mit für das menschliche Auge ungefährlicher Wellenlänge ist die Technik des optisch parametrischen Oszillators (OPO), einschließlich der Option eines nichtlinearen Kristalls, einer Phasenanpassungsmethode und des Designs der OPO-Innenstruktur. Die Wahl des nichtlinearen Kristalls hängt von einem großen nichtlinearen Koeffizienten, einer hohen Schadensresistenzschwelle, stabilen chemischen und physikalischen Eigenschaften und ausgereiften Wachstumsverfahren usw. ab. Die Phasenanpassung sollte Vorrang haben. Wählen Sie eine nicht kritische Phasenanpassungsmethode mit großem Akzeptanzwinkel und kleinem Abgangswinkel. Die OPO-Hohlraumstruktur sollte im Hinblick auf die Gewährleistung der Zuverlässigkeit Effizienz und Strahlqualität berücksichtigen. Die Änderungskurve der KTP-OPO-Ausgangswellenlänge mit dem Phasenanpassungswinkel. Wenn θ = 90° ist, kann das Signallicht genau den für das menschliche Auge ungefährlichen Laser ausgeben. Daher wird der entworfene Kristall entlang einer Seite geschnitten und die Winkelanpassung verwendet θ = 90°, φ = 0°, d. h. es wird eine Klassenanpassungsmethode verwendet, bei der der effektive nichtlineare Koeffizient des Kristalls am größten ist
Basierend auf einer umfassenden Betrachtung des oben genannten Problems, kombiniert mit dem Entwicklungsstand der aktuellen inländischen Lasertechnik und -ausrüstung, lautet die technische Optimierungslösung: Der OPO verwendet ein nichtkritisches Phasenanpassungs-Design der Klasse II mit externem Hohlraum und Doppelhohlraum-KTP-OPO; die 2 KTP-OPOs sind vertikal in einer Tandemstruktur einfallend, um die Umwandlungseffizienz und die Laserzuverlässigkeit zu verbessern, wie in gezeigtAbbildung 1Über.
Als Pumpquelle dient ein eigens entwickeltes, leitfähig gekühltes Halbleiterlaser-Array mit einem Tastverhältnis von maximal 2 %, einer Spitzenleistung von 100 W pro Einzelstab und einer Gesamtleistung von 12.000 W. Das rechtwinklige Prisma, der planare, vollreflektierende Spiegel und der Polarisator bilden einen gefalteten, polarisationsgekoppelten Ausgangsresonator. Rechtwinkliges Prisma und Wellenplatte werden gedreht, um die gewünschte 1064-nm-Laserkopplungsleistung zu erzielen. Die Q-Modulation erfolgt über eine druckbeaufschlagte, aktive elektrooptische Q-Modulation auf Basis eines KDP-Kristalls.
Abbildung 1Zwei in Reihe geschaltete KTP-Kristalle
In dieser Gleichung ist Prec die kleinste nachweisbare Arbeitsleistung;
Pout ist der Spitzenausgangswert der Arbeitsleistung;
D ist die Öffnung des optischen Empfangssystems;
t ist die Durchlässigkeit des optischen Systems;
θ ist der Streuwinkel des emittierenden Strahls des Lasers;
r ist die Reflexionsrate des Ziels;
A ist die angestrebte äquivalente Querschnittsfläche;
R ist der größte Messbereich;
σ ist der atmosphärische Absorptionskoeffizient.
Abbildung 2: Das bogenförmige Bar-Array-Modul per Eigenentwicklung,
mit dem YAG-Kristallstab in der Mitte.
DerAbbildung 2Das Modul besteht aus bogenförmigen Balkenstapeln, die YAG-Kristallstäbe als Lasermedium mit einer Konzentration von 1 % im Inneren enthalten. Um den Widerspruch zwischen der seitlichen Laserbewegung und der symmetrischen Verteilung der Laserleistung zu lösen, wurde eine symmetrische Verteilung des LD-Arrays in einem Winkel von 120 Grad verwendet. Die Pumpquelle hat eine Wellenlänge von 1064 nm, bestehend aus zwei 6000 W gebogenen Array-Balkenmodulen in Reihenschaltung und Halbleiter-Tandempumpe. Die Ausgangsenergie beträgt 0–250 mJ bei einer Pulsbreite von ca. 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 KTP-Tandemkristall ausgegeben.
Grafik 3Die Maßzeichnung eines gepulsten Lasers mit einer Wellenlänge von 1,57 µm
Grafik 4:Pulslaser-Probengerät mit einer Wellenlänge von 1,57 µm
Grafik 5:1,57 μm Ausgang
Grafik 6:Die Umwandlungseffizienz der Pumpquelle
Anpassung der Laserenergiemessung, um jeweils die Ausgangsleistung von zwei Arten von Wellenlängen zu messen. Gemäß der unten gezeigten Grafik war das Ergebnis des Energiewerts der Durchschnittswert bei einem Betrieb mit 20 Hz und einer Betriebsdauer von 1 Minute. Dabei ändert sich die vom Laser mit 1,57 µm Wellenlänge erzeugte Energie entsprechend der Energie der Pumpquelle mit 1064 nm Wellenlänge. Wenn die Energie der Pumpquelle 220 mJ beträgt, kann die Ausgangsenergie des Lasers mit 1,57 µm Wellenlänge 80 mJ erreichen, mit einer Umwandlungsrate von bis zu 35 %. Da das OPO-Signallicht unter der Einwirkung einer bestimmten Leistungsdichte von Licht mit Grundfrequenz erzeugt wird, ist sein Schwellenwert höher als der Schwellenwert von Licht mit Grundfrequenz 1064 nm, und seine Ausgangsenergie steigt schnell an, nachdem die Pumpenergie den OPO-Schwellenwert überschreitet. Die Beziehung zwischen der Ausgangsenergie und dem Wirkungsgrad des OPO in Bezug auf die Ausgangsenergie des Lichts bei der Grundfrequenz ist in der Abbildung dargestellt. Daraus ist ersichtlich, dass der Umwandlungswirkungsgrad des OPO bis zu 35 % erreichen kann.
Schließlich kann ein Laserimpulsausgang mit einer Wellenlänge von 1,57 μm, einer Energie von über 80 mJ und einer Laserimpulsbreite von 8,5 ns erreicht werden. Der Divergenzwinkel des Ausgangslaserstrahls durch den Laserstrahlaufweiter beträgt 0,3 mrad. Simulationen und Analysen zeigen, dass die Reichweitenmessfähigkeit eines gepulsten Laser-Entfernungsmessers, der diesen Laser verwendet, 30 km überschreiten kann.
| Wellenlänge | 1570 ± 5 nm |
| Wiederholungsfrequenz | 20 Hz |
| Streuwinkel des Laserstrahls (Strahlaufweitung) | 0,3–0,6 mrad |
| Impulsbreite | 8,5 ns |
| Impulsenergie | 80 mJ |
| Durchgehende Arbeitszeit | 5 Minuten |
| Gewicht | ≤1,2 kg |
| Arbeitstemperatur | -40℃~65℃ |
| Lagertemperatur | -50℃~65℃ |
Lumispot Tech investiert nicht nur verstärkt in die eigene Technologieforschung und -entwicklung, stärkt sein F&E-Team und optimiert sein Innovationssystem. Lumispot Tech kooperiert zudem aktiv mit externen Forschungseinrichtungen im Bereich Industrie-, Hochschul- und Forschungsforschung und pflegt gute Kooperationsbeziehungen mit renommierten inländischen Branchenexperten. Kerntechnologie und Schlüsselkomponenten wurden unabhängig entwickelt, alle Schlüsselkomponenten wurden unabhängig entwickelt und gefertigt, und alle Geräte wurden lokalisiert. Bright Source Laser beschleunigt die technologische Entwicklung und Innovation kontinuierlich und wird weiterhin kostengünstigere und zuverlässigere Laser-Entfernungsmessermodule für die Augensicherheit einführen, um die Marktnachfrage zu befriedigen.
Veröffentlichungszeit: 21. Juni 2023