Lumispot Technology Co., Ltd. heeft op basis van jarenlang onderzoek en ontwikkeling met succes een kleine en lichtgewicht gepulseerde laser ontwikkeld met een energie van 80 mJ, een herhalingsfrequentie van 20 Hz en een voor het menselijk oog veilige golflengte van 1,57 μm. Dit onderzoeksresultaat werd bereikt door de gespreksefficiëntie van KTP-OPO te verhogen en de output van de pompbrondiodelasermodule te optimaliseren. Volgens het testresultaat voldoet deze laser aan de brede werktemperatuurvereiste van -45 ℃ tot 65 ℃ met uitstekende prestaties en bereikt hij het geavanceerde niveau in China.
Pulsed Laser Rangefinder is een afstandsmeetinstrument door het voordeel van een laserpuls die op het doel is gericht, met de voordelen van een uiterst nauwkeurig bereikzoekvermogen, een sterk anti-interferentievermogen en een compacte structuur. Het product wordt veel gebruikt in technische metingen en andere gebieden. Deze gepulseerde laserafstandsmetermethode wordt het meest gebruikt bij de toepassing van langeafstandsmetingen. Bij deze langeafstandsafstandsmeter verdient het meer de voorkeur om de vastestoflaser met hoge energie en een kleine bundelverstrooiingshoek te kiezen, waarbij gebruik wordt gemaakt van de Q-switchingtechnologie om de laserpulsen van nanoseconden uit te voeren.
De relevante trends op het gebied van gepulseerde laserafstandsmeters zijn als volgt:
(1) Menselijk oogveilige laserafstandsmeter: de optische parametrische oscillator van 1,57 um vervangt geleidelijk de positie van de traditionele laserafstandsmeter met een golflengte van 1,06 um in de meeste afstandsmetervelden.
(2) Geminiaturiseerde externe laserafstandsmeter met klein formaat en lichtgewicht.
Met de verbetering van de prestaties van het detectie- en beeldvormingssysteem zijn op afstand gelegen laserafstandsmeters nodig die kleine doelen van 0,1 m² over een afstand van 20 km kunnen meten. Daarom is het dringend noodzakelijk om de krachtige laserafstandsmeter te bestuderen.
De afgelopen jaren heeft Lumispot Tech zich ingespannen voor het onderzoek, het ontwerp, de productie en de verkoop van de oogveilige solid-state laser met een golflengte van 1,57um, een kleine straalverstrooiingshoek en hoge operationele prestaties.
Onlangs heeft Lumispot Tech een luchtgekoelde laser met een oogveilige golflengte van 1,57um ontworpen met een hoog piekvermogen en een compacte structuur, als resultaat van de praktische vraag binnen het onderzoek naar miniisatie-laserafstandsmeters over lange afstanden. Na het experiment toont deze laser de brede toepassingsvooruitzichten, uitstekende prestaties, sterk aanpassingsvermogen aan de omgeving onder het brede bereik van werktemperaturen van - 40 tot 65 graden Celsius,
Door de volgende vergelijking, met de vaste hoeveelheid van een andere referentie, door het piekuitgangsvermogen te verbeteren en de straalverstrooiingshoek te verkleinen, kan de meetafstand van de afstandsmeter worden verbeterd. Als gevolg hiervan zijn de twee factoren: de waarde van het piekuitgangsvermogen en de kleine straalverstrooiingshoek, de compacte structuurlaser met luchtgekoelde functie, het belangrijkste onderdeel dat het afstandsmeetvermogen van een specifieke afstandsmeter bepaalt.
Het belangrijkste onderdeel om de laser met een voor het menselijk oog veilige golflengte te realiseren is de optische parametrische oscillator (OPO)-techniek, inclusief de optie van niet-lineair kristal, fase-aanpassingsmethode en OPO-interieurstructuurontwerp. De keuze voor niet-lineair kristal hangt af van de grote niet-lineaire coëfficiënt, de hoge schadeweerstandsdrempel, stabiele chemische en fysische eigenschappen en de volwassen groeitechnieken enz., Fase-matching moet voorrang krijgen. Selecteer een niet-kritieke fase-aanpassingsmethode met een grote acceptatiehoek en een kleine vertrekhoek; De OPO-holtestructuur moet rekening houden met efficiëntie en straalkwaliteit op basis van het garanderen van betrouwbaarheid. De veranderingscurve van de KTP-OPO-uitgangsgolflengte met fase-aanpassingshoek, wanneer de θ = 90 °, kan het signaallicht precies het menselijk oog veilig uitvoeren laser. Daarom wordt het ontworpen kristal langs één zijde gesneden, waarbij de hoekaanpassing θ = 90 °, φ = 0 ° wordt gebruikt, dat wil zeggen het gebruik van de klasse-matchingmethode, wanneer de effectieve niet-lineaire coëfficiënt van het kristal de grootste is en er geen dispersie-effect is .
Gebaseerd op een alomvattende overweging van het bovenstaande probleem, gecombineerd met het ontwikkelingsniveau van de huidige binnenlandse lasertechniek en -apparatuur, is de technische optimalisatieoplossing: De OPO gebruikt een klasse II niet-kritische fase-matchende externe holte KTP-OPO met dubbele holte ontwerp; de 2 KTP-OPO's vallen verticaal in een tandemstructuur om de conversie-efficiëntie en laserbetrouwbaarheid te verbeteren, zoals weergegeven inFiguur 1Boven.
De pompbron is de zelfonderzoekende en ontwikkelde geleidende gekoelde halfgeleiderlaserarray, met een inschakelduur van maximaal 2%, een piekvermogen van 100 W voor een enkele staaf en een totaal werkvermogen van 12.000 W. Het rechthoekige prisma, de vlakke, volledig reflecterende spiegel en de polarisator vormen een gevouwen polarisatiegekoppelde uitgangsresonantieholte, en het rechthoekige prisma en de golfplaat worden geroteerd om de gewenste laserkoppelingsuitgang van 1064 nm te verkrijgen. De Q-modulatiemethode is een actieve elektro-optische Q-modulatie onder druk, gebaseerd op KDP-kristal.
Figuur 1Twee KTP-kristallen in serie geschakeld
In deze vergelijking is Prec het kleinste detecteerbare werkvermogen;
Steenbolk is de piekoutputwaarde van werkkracht;
D is de opening van het ontvangende optische systeem;
t is de transmissie van het optische systeem;
θ is de verstrooiingshoek van de emitterende bundel van de laser;
r is de reflectiesnelheid van het doel;
A is het beoogde equivalente dwarsdoorsnedeoppervlak;
R is het grootste meetbereik;
σ is de atmosferische absorptiecoëfficiënt.
Figuur 2: De boogvormige staafarraymodule via zelfontwikkeling,
met de YAG-kristalstaaf in het midden.
DeFiguur 2zijn de boogvormige staafstapels, waarbij de YAG-kristalstaven als lasermedium in de module worden geplaatst, met een concentratie van 1%. Om de tegenstelling tussen de laterale laserbeweging en de symmetrische verdeling van de laseruitvoer op te lossen, werd een symmetrische verdeling van de LD-array onder een hoek van 120 graden gebruikt. De pompbron heeft een golflengte van 1064 nm, twee 6000 W gebogen array-staafmodules in serie halfgeleider-tandempompen. De uitgangsenergie is 0-250 mJ met een pulsbreedte van ongeveer 10 ns en een zware frequentie van 20 Hz. er wordt een gevouwen holte gebruikt en de laser met een golflengte van 1,57 μm wordt uitgevoerd na een tandem-KTP-niet-lineair kristal.
Grafiek 3De maattekening van een gepulseerde laser met een golflengte van 1,57um
Grafiek 4: gepulseerde lasermonsterapparatuur met een golflengte van 1,57 um
Grafiek 5:Uitvoer van 1,57 μm
Grafiek 6:De conversie-efficiëntie van de pompbron
Aanpassing van de laserenergiemeting om respectievelijk het uitgangsvermogen van 2 soorten golflengten te meten. Volgens de onderstaande grafiek was het resultaat van de energiewaarde de gemiddelde waarde die werkte onder de 20 Hz met een werkperiode van 1 minuut. Onder hen heeft de energie die wordt gegenereerd door de 1,57um-golflengtelaser de consequente verandering met de relatie van de pompbronenergie met een golflengte van 1064 nm. Wanneer de energie van de pompbron gelijk is aan 220 mJ, kan de uitgangsenergie van de laser met een golflengte van 1,57 um 80 mJ bereiken, met een conversiepercentage tot 35%. Omdat het OPO-signaallicht wordt gegenereerd onder invloed van een bepaalde vermogensdichtheid van fundamenteel frequentielicht, is de drempelwaarde ervan hoger dan de drempelwaarde van 1064 nm fundamenteel frequentielicht, en neemt de uitgangsenergie ervan snel toe nadat de pompenergie de OPO-drempelwaarde overschrijdt . De relatie tussen de OPO-uitvoerenergie en efficiëntie met de fundamentele frequentie lichtuitvoerenergie wordt weergegeven in de figuur, waaruit blijkt dat de conversie-efficiëntie van de OPO kan oplopen tot 35%.
Eindelijk kan een laserpulsuitgang met een golflengte van 1,57 μm met een energie van meer dan 80 mJ en een laserpulsbreedte van 8,5 ns worden bereikt. de divergentiehoek van de uitgaande laserstraal door de laserstraalexpander is 0,3 mrad. Simulaties en analyses tonen aan dat het bereikmeetvermogen van een gepulseerde laserafstandsmeter die deze laser gebruikt, groter kan zijn dan 30 km.
| Golflengte | 1570 ± 5 nm |
| Herhalingsfrequentie | 20 Hz |
| Verstrooiingshoek van de laserstraal (uitbreiding van de straal) | 0,3-0,6 mrad |
| Pulsbreedte | 8,5 ns |
| Pulsenergie | 80mJ |
| Continue werktijden | 5min |
| Gewicht | ≤1,2 kg |
| Werktemperatuur | -40℃~65℃ |
| Opslagtemperatuur | -50℃~65℃ |
Naast het verbeteren van zijn eigen technologische onderzoeks- en ontwikkelingsinvesteringen, het versterken van de opbouw van het R&D-team en het perfectioneren van het technologische R&D-innovatiesysteem, werkt Lumispot Tech ook actief samen met externe onderzoeksinstellingen op het gebied van industrie-universitair onderzoek, en heeft het een goede samenwerkingsrelatie opgebouwd met binnenlandse beroemde experts uit de industrie. De kerntechnologie en de belangrijkste componenten zijn onafhankelijk ontwikkeld, alle belangrijke componenten zijn onafhankelijk ontwikkeld en geproduceerd en alle apparaten zijn gelokaliseerd. Bright Source Laser versnelt nog steeds het tempo van de technologische ontwikkeling en innovatie, en zal goedkopere en betrouwbaardere laserafstandsmetermodules voor de veiligheid van het menselijk oog blijven introduceren om aan de marktvraag te voldoen.
Posttijd: 21 juni 2023