Lumispot Technology Co., Ltd. heeft, gebaseerd op jarenlang onderzoek en ontwikkeling, met succes een compacte en lichte 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 conversie-efficiëntie van de KTP-OPO te verhogen en de output van de pompbrondiodelasermodule te optimaliseren. Volgens de testresultaten voldoet deze laser aan de vereisten voor een breed temperatuurbereik van -45 °C tot 65 °C met uitstekende prestaties en bereikt het een geavanceerd niveau in China.
Een gepulste laserafstandsmeter is een instrument voor afstandsmeting dat gebruikmaakt van een laserpuls die op het doel is gericht, met als voordelen een zeer nauwkeurige afstandsmeting, sterke anti-interferentie en een compacte constructie. Het product wordt veel gebruikt in technische metingen en andere sectoren. Deze gepulste laserafstandsmeter wordt het meest gebruikt bij metingen over lange afstanden. Bij deze afstandsmeter is het beter om te kiezen voor een solid-state laser met hoge energie en een kleine verstrooiingshoek van de bundel, waarbij Q-switching-technologie wordt gebruikt om nanoseconde laserpulsen uit te voeren.
De relevante trends van gepulste laser-afstandsmeters zijn als volgt:
(1) Laser-afstandsmeter die veilig is voor het menselijk oog: een optische parametrische oscillator van 1,57 μm vervangt geleidelijk de positie van de traditionele laser-afstandsmeter met een golflengte van 1,06 μm in de meeste afstandsmetervelden.
(2) Geminiaturiseerde afstandslaser-afstandsmeter met klein formaat en lichtgewicht.
Met de verbetering van de prestaties van detectie- en beeldvormingssystemen is er behoefte aan laserafstandsmeters die kleine doelen van 0,1 m² over een afstand van 20 km kunnen meten. Daarom is het dringend noodzakelijk om een hoogwaardige laserafstandsmeter te bestuderen.
Lumispot Tech heeft de afgelopen jaren veel aandacht besteed aan onderzoek, ontwerp, productie en verkoop van de oogveilige vastestoflaser met een golflengte van 1,57 um, een kleine bundelverstrooiingshoek en hoge operationele prestaties.
Lumispot Tech heeft onlangs een luchtgekoelde laser met een golflengte van 1,57 µm ontworpen die veilig is voor het oog, met een hoog piekvermogen en een compacte structuur. Deze laser is het resultaat van de praktische vraag in het onderzoek naar het minimaliseren van laser-afstandsmeters voor lange afstanden. Na het experiment blijkt dat deze laser brede toepassingsmogelijkheden heeft, uitstekende prestaties levert en goed bestand is tegen omgevingsinvloeden binnen een breed temperatuurbereik van -40 tot 65 graden Celsius.
Door de volgende vergelijking te maken, met de vaste hoeveelheid andere referentie, kan de meetafstand van de afstandsmeter worden verbeterd door het piekuitgangsvermogen te verbeteren en de verstrooiingshoek van de bundel te verkleinen. De twee factoren die hierbij een rol spelen: de waarde van het piekuitgangsvermogen en de kleine verstrooiingshoek van de bundel, zijn de belangrijkste factoren die de afstandsmeetcapaciteit van een specifieke afstandsmeter bepalen.
Het belangrijkste onderdeel om een 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, faseaanpassingsmethode en OPO-interiolstructuurontwerp. De keuze voor een niet-lineair kristal hangt af van een grote niet-lineaire coëfficiënt, een hoge drempelwaarde voor schadebestendigheid, stabiele chemische en fysische eigenschappen en de ontwikkelde groeitechnieken, enz. Faseaanpassing moet voorrang hebben. Selecteer een niet-kritische faseaanpassingsmethode met een grote acceptatiehoek en een kleine afwijkingshoek; de OPO-holtestructuur moet rekening houden met efficiëntie en bundelkwaliteit om betrouwbaarheid te garanderen. De veranderingscurve van de KTP-OPO-uitvoergolflengte met faseaanpassingshoek, wanneer θ = 90°, kan het signaallicht exact de voor het menselijk oog veilige laser uitstralen. Daarom is het ontworpen kristal langs één zijde gesneden, de gebruikte hoekaanpassing θ = 90°, φ = 0°, dat wil zeggen het gebruik van de klasseaanpassingsmethode, wanneer de effectieve niet-lineaire coëfficiënt van het kristal het grootst is en er geen dispersie-effect is.
Op basis van een uitgebreide beschouwing van het bovenstaande probleem, gecombineerd met het ontwikkelingsniveau van de huidige binnenlandse lasertechniek en -apparatuur, is de technische optimalisatieoplossing: De OPO maakt gebruik van een KTP-OPO-ontwerp met dubbele holte van klasse II met niet-kritische faseaanpassing aan de buitenkant; de 2 KTP-OPO's vallen verticaal in een tandemstructuur om de conversie-efficiëntie en de betrouwbaarheid van de laser te verbeteren, zoals weergegeven inFiguur 1Boven.
De pompbron is de zelfontwikkelde, geleidende, gekoelde halfgeleiderlaserarray, met een duty cycle van maximaal 2%, een piekvermogen van 100 W voor één staaf en een totaal werkvermogen van 12.000 W. Het rechthoekige prisma, de vlakke, volledig reflecterende spiegel en de polarisator vormen een gevouwen, polarisatiegekoppelde resonantieholte, en het rechthoekige prisma en de golfplaat worden gedraaid om de gewenste 1064 nm laserkoppeling te verkrijgen. De Q-modulatiemethode is een actieve, elektro-optische Q-modulatie onder druk op basis van een KDP-kristal.
Figuur 1Twee KTP-kristallen in serie geschakeld
In deze vergelijking is Prec het kleinste detecteerbare werkvermogen;
Pout is de piekuitvoerwaarde van het werkvermogen;
D is de opening van het optische ontvangstsysteem;
t is de transmissie van het optische systeem;
θ is de verstrooiingshoek van de emitterende straal van de laser;
r is de reflectiesnelheid van het doel;
A is de beoogde equivalente dwarsdoorsnede;
R is het grootste meetbereik;
σ is de atmosferische absorptiecoëfficiënt.
Figuur 2: De boogvormige staafmatrixmodule via zelfontwikkeling,
met de YAG-kristalstaaf in het midden.
DeFiguur 2De boogvormige staafstapels, waarbij de YAG-kristalstaven als lasermedium in de module worden geplaatst, met een concentratie van 1%. Om het verschil 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 is een 1064 nm golflengte, twee 6000 W gebogen array-staafmodules in serie met halfgeleider-tandempompen. De uitgangsenergie is 0-250 mJ met een pulsbreedte van ongeveer 10 ns en een hoge frequentie van 20 Hz. Er wordt een gevouwen holte gebruikt en de laser met een golflengte van 1,57 μm wordt uitgezonden na een tandem KTP niet-lineair kristal.
Grafiek 3De dimensionale tekening van een gepulste laser met een golflengte van 1,57 µm
Grafiek 4:1,57 µm golflengte gepulseerde lasermonsterapparatuur
Grafiek 5:1,57 μm uitgang
Grafiek 6:De conversie-efficiëntie van de pompbron
Aanpassing van de laserenergiemeting om het uitgangsvermogen van respectievelijk 2 golflengtes te meten. Volgens de onderstaande grafiek was de uitkomst van de energiewaarde de gemiddelde waarde bij gebruik onder 20 Hz met een werkingsduur van 1 minuut. De energie die wordt gegenereerd door de laser met een golflengte van 1,57 μm vertoont een overeenkomstige verandering in de verhouding tot de energie van de pompbron 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 μm 80 mJ bereiken, met een conversiepercentage tot 35%. Omdat het OPO-signaallicht wordt gegenereerd onder invloed van een bepaalde vermogensdichtheid van licht met een fundamentele frequentie, is de drempelwaarde hoger dan de drempelwaarde van licht met een fundamentele frequentie van 1064 nm, en neemt de uitgangsenergie snel toe nadat de pompenergie de OPO-drempelwaarde overschrijdt. De relatie tussen de OPO-uitgangsenergie en de efficiëntie met de uitgangsenergie van het licht van de fundamentele frequentie wordt weergegeven in de afbeelding. Hieruit blijkt dat de conversie-efficiëntie van de OPO tot 35% kan bedragen.
Ten slotte kan een laserpuls met een golflengte van 1,57 μm en een energie van meer dan 80 mJ en een laserpulsbreedte van 8,5 ns worden bereikt. De divergentiehoek van de laserstraal die door de laserstraalexpander gaat, bedraagt 0,3 mrad. Simulaties en analyses tonen aan dat de meetcapaciteit van een gepulste laser-afstandsmeter die deze laser gebruikt, meer dan 30 km kan bedragen.
| Golflengte | 1570±5nm |
| Herhalingsfrequentie | 20 Hz |
| Verstrooiingshoek van de laserstraal (straaluitbreiding) | 0,3-0,6 mrad |
| Pulsbreedte | 8,5 ns |
| Pulsenergie | 80mJ |
| Doorlopende werkuren | 5 minuten |
| Gewicht | ≤1,2 kg |
| Werktemperatuur | -40℃~65℃ |
| Opslagtemperatuur | -50℃~65℃ |
Naast het verbeteren van de eigen investeringen in onderzoek en ontwikkeling, het versterken van de samenstelling van het R&D-team en het perfectioneren van het innovatiesysteem voor R&D, werkt Lumispot Tech ook actief samen met externe onderzoeksinstellingen in de industrie, universiteiten en onderzoek. Lumispot Tech heeft een goede samenwerkingsrelatie opgebouwd met gerenommeerde experts uit de binnenlandse industrie. De kerntechnologie en belangrijkste componenten zijn onafhankelijk ontwikkeld, alle belangrijke componenten zijn onafhankelijk ontwikkeld en geproduceerd, en alle apparaten zijn lokaal geproduceerd. Bright Source Laser versnelt nog steeds het tempo van technologische ontwikkeling en innovatie en zal doorgaan met het introduceren van goedkopere en betrouwbaardere laserafstandsmetermodules voor de veiligheid van het menselijk oog om aan de marktvraag te voldoen.
Plaatsingstijd: 21-06-2023