In den Bereichen Laserentfernungsmessung, Zielbestimmung und LiDAR haben sich Er:Glas-Lasersender aufgrund ihrer hervorragenden Augensicherheit und ihres kompakten Designs zu weit verbreiteten Festkörperlasern im mittleren Infrarotbereich entwickelt. Die Pulsenergie spielt eine entscheidende Rolle für die Erkennungsfähigkeit, die Reichweite und die Reaktionsfähigkeit des Gesamtsystems. Dieser Artikel bietet eine detaillierte Analyse der Pulsenergie von Er:Glas-Lasersendern.
1. Was ist Pulsenergie?
Die Pulsenergie bezeichnet die vom Laser pro Puls abgegebene Energiemenge, typischerweise gemessen in Millijoule (mJ). Sie ist das Produkt aus Spitzenleistung und Pulsdauer: E = PGipfel×τDabei ist: E die Pulsenergie, PGipfel ist die Spitzenleistung,τ ist die Impulsbreite.
Für typische Er:Glas-Laser mit einer Wellenlänge von 1535 nm—eine Wellenlänge im augensicheren Band der Klasse 1—Es kann eine hohe Impulsenergie erreicht werden, während die Sicherheit gewahrt bleibt, sodass sie sich besonders für tragbare Anwendungen und Außenanwendungen eignen.
2. Pulsenergiebereich von Er:Glas-Lasern
Je nach Design, Pumpmethode und beabsichtigter Anwendung bieten kommerzielle Er:Glas-Lasersender Einzelpulsenergien im Bereich von einigen zehn Mikrojoule (μJ) bis zu mehreren zehn Millijoule (mJ).
Im Allgemeinen haben Er:Glas-Lasersender, die in Miniatur-Entfernungsmessmodulen verwendet werden, eine Pulsenergie von 0,1 bis 1 mJ. Für Zielmarkierer mit großer Reichweite werden typischerweise 5 bis 20 mJ benötigt, während militärische oder industrielle Systeme über 30 mJ erreichen können und oft Doppelstab- oder mehrstufige Verstärkungsstrukturen verwenden, um eine höhere Leistung zu erzielen.
Eine höhere Impulsenergie führt im Allgemeinen zu einer besseren Erkennungsleistung, insbesondere unter schwierigen Bedingungen wie schwachen Rücksignalen oder Umweltstörungen bei großen Entfernungen.
3. Faktoren, die die Pulsenergie beeinflussen
①Pumpenquellenleistung
Er:Glass-Laser werden typischerweise von Laserdioden (LDs) oder Blitzlampen gepumpt. LDs bieten eine höhere Effizienz und Kompaktheit, erfordern jedoch eine präzise thermische und treibende Schaltungssteuerung.
②Dotierungskonzentration und Stablänge
Verschiedene Wirtsmaterialien wie Er:YSGG oder Er:Yb:Glas unterscheiden sich in ihren Dotierungsstufen und Verstärkungslängen, was sich direkt auf die Energiespeicherkapazität auswirkt.
③Q-Switching-Technologie
Passives Q-Switching (z. B. mit Cr:YAG-Kristallen) vereinfacht die Struktur, bietet jedoch eine eingeschränkte Regelgenauigkeit. Aktives Q-Switching (z. B. mit Pockels-Zellen) bietet höhere Stabilität und Energiekontrolle.
④Wärmemanagement
Bei hohen Pulsenergien ist eine effektive Wärmeableitung vom Laserstab und der Gerätestruktur unerlässlich, um die Ausgangsstabilität und Langlebigkeit sicherzustellen.
4. Anpassung der Pulsenergie an Anwendungsszenarien
Die Wahl des richtigen Er:Glass-Lasersenders hängt stark von der beabsichtigten Anwendung ab. Nachfolgend finden Sie einige gängige Anwendungsfälle und entsprechende Empfehlungen zur Pulsenergie:
①Tragbare Laser-Entfernungsmesser
Merkmale: kompakt, geringer Stromverbrauch, Hochfrequenz-Kurzstreckenmessungen
Empfohlene Pulsenergie: 0,5–1 mJ
②UAV-Entfernungsmessung / Hindernisvermeidung
Eigenschaften: mittlere bis große Reichweite, schnelle Reaktion, geringes Gewicht
Empfohlene Pulsenergie: 1–5 mJ
③Militärische Zielbezeichner
Eigenschaften: Hohe Durchdringung, starke Entstörung, Schlagführung über große Entfernungen
Empfohlene Pulsenergie: 10–30 mJ
④LiDAR-Systeme
Features: Hohe Wiederholungsrate, Scannen oder Punktwolkengenerierung
Empfohlene Pulsenergie: 0,1–10 mJ
5. Zukunftstrends: Hohe Energie und kompakte Verpackung
Dank kontinuierlicher Fortschritte in der Glasdotierungstechnologie, den Pumpstrukturen und den thermischen Materialien entwickeln sich Er:Glas-Lasersender immer weiter und kombinieren hohe Energie, hohe Wiederholungsrate und Miniaturisierung. So können beispielsweise Systeme mit mehrstufiger Verstärkung und aktiver Güteschaltung mittlerweile über 30 mJ pro Puls liefern und dabei kompakt bleiben.—ideal für Langstreckenmessungen und hochzuverlässige Verteidigungsanwendungen.
6. Fazit
Die Pulsenergie ist ein wichtiger Leistungsindikator für die Bewertung und Auswahl von Er:Glass-Lasersendern basierend auf den Anwendungsanforderungen. Dank der Weiterentwicklung der Lasertechnologien können Anwender höhere Energieabgaben und größere Reichweiten in kleineren, energieeffizienteren Geräten erzielen. Für Systeme, die hohe Reichweite, Augensicherheit und Betriebssicherheit erfordern, ist das Verständnis und die Auswahl des richtigen Pulsenergiebereichs entscheidend für die Maximierung der Systemeffizienz und des Systemwerts.
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Veröffentlichungszeit: 28. Juli 2025