Podjetje Lumispot Technology Co., Ltd. je na podlagi dolgoletnih raziskav in razvoja uspešno razvilo majhen in lahek impulzni laser z energijo 80 mJ, frekvenco ponavljanja 20 Hz in valovno dolžino 1,57 μm, varno za človeško oko. Ta raziskovalni rezultat je bil dosežen s povečanjem učinkovitosti pretvorbe KTP-OPO in optimizacijo izhoda laserskega modula črpalnega vira. Glede na rezultate testov ta laser izpolnjuje širok delovni temperaturni razpon od -45 ℃ do 65 ℃ z odličnim delovanjem in dosega napredno raven na Kitajskem.
Pulzni laserski merilnik razdalje je instrument za merjenje razdalje, ki uporablja laserski impulz, usmerjen na cilj, z visoko natančnostjo merjenja razdalje, močno zaščito pred motnjami in kompaktno strukturo. Izdelek se pogosto uporablja v inženirskih meritvah in na drugih področjih. Ta metoda pulznega laserskega merjenja razdalje se najpogosteje uporablja pri merjenju dolgih razdalj. Pri tem merilniku razdalje na dolge razdalje je bolje izbrati trdnostni laser z visoko energijo in majhnim kotom razpršitve žarka, ki uporablja tehnologijo Q-preklapljanja za oddajanje nanosekundnih laserskih impulzov.
Pomembni trendi impulznega laserskega merilnika razdalje so naslednji:
(1) Laserski merilnik razdalje, varen za človeško oko: 1,57 μm optični parametrični oscilator postopoma nadomešča tradicionalni laserski merilnik razdalje z valovno dolžino 1,06 μm v večini merilnih polj.
(2) Miniaturiziran daljinski laserski merilnik razdalje majhne velikosti in majhne teže.
Z izboljšanjem delovanja sistemov za zaznavanje in slikanje so potrebni daljinski laserski merilniki razdalj, ki lahko merijo majhne cilje velikosti 0,1 m² na razdalji 20 km. Zato je nujno preučiti visokozmogljive laserske merilnike razdalj.
V zadnjih letih si je Lumispot Tech prizadeval za raziskave, načrtovanje, proizvodnjo in prodajo očesno varnega trdnega laserja z valovno dolžino 1,57 μm, majhnim kotom sipanja žarka in visoko obratovalno zmogljivostjo.
Nedavno je Lumispot Tech zasnoval zračno hlajeni laser z valovno dolžino 1,57 μm, ki je varen za oči in ima visoko vršno moč ter kompaktno strukturo, kar je posledica praktičnega povpraševanja v raziskavah minimiziranih laserskih merilnikov razdalj na dolge razdalje. Po poskusu je ta laser pokazal široke možnosti uporabe, odlične zmogljivosti in močno prilagodljivost okolju v širokem razponu delovnih temperatur od -40 do 65 stopinj Celzija.
Z naslednjo enačbo, s fiksno količino druge reference, lahko z izboljšanjem največje izhodne moči in zmanjšanjem kota sipanja žarka izboljšamo merilno razdaljo daljinomera. Posledično sta dva dejavnika: vrednost največje izhodne moči in majhen kot sipanja žarka kompaktnega laserja z zračnim hlajenjem ključna dela, ki določata sposobnost merjenja razdalje določenega daljinomera.
Ključni del za realizacijo laserja z valovno dolžino, varno za človeško oko, je tehnika optičnega parametričnega oscilatorja (OPO), vključno z možnostjo nelinearnega kristala, metode faznega ujemanja in zasnove notranje strukture OPO. Izbira nelinearnega kristala je odvisna od velikega nelinearnega koeficienta, visokega praga odpornosti na poškodbe, stabilnih kemijskih in fizikalnih lastnosti ter tehnik zrele rasti itd., zato mora imeti fazno ujemanje prednost. Izberite metodo nekritičnega faznega ujemanja z velikim sprejemnim kotom in majhnim odstopnim kotom. Struktura votline OPO mora upoštevati učinkovitost in kakovost žarka na podlagi zagotavljanja zanesljivosti. Krivulja spremembe izhodne valovne dolžine KTP-OPO s kotom faznega ujemanja, ko θ=90°, lahko signalna svetloba natančno oddaja laser, varen za človeško oko. Zato je zasnovan kristal razrezan vzdolž ene strani, pri čemer se uporablja kotno ujemanje θ=90°, φ=0°, kar pomeni, da se uporablja metoda razrednega ujemanja, ko je efektivni nelinearni koeficient kristala največji in ni disperzijskega učinka.
Na podlagi celovite obravnave zgornjega vprašanja, skupaj z razvojno stopnjo trenutne domače laserske tehnike in opreme, je optimizacijska tehnična rešitev naslednja: OPO uporablja dvojno zunanjo votlino KTP-OPO razreda II z nekritičnim faznim ujemanjem; 2 KTP-OPO sta vertikalno nameščena v tandemski strukturi za izboljšanje učinkovitosti pretvorbe in zanesljivosti laserja, kot je prikazano na sliki.Slika 1Zgoraj.
Vir črpalke je lastnoročno raziskana in razvita prevodno hlajena polprevodniška laserska matrika z delovnim ciklom največ 2 %, največjo močjo 100 W za posamezno palico in skupno delovno močjo 12.000 W. Pravokotna prizma, planarno odsevno zrcalo in polarizator tvorijo zloženo polarizacijsko sklopljeno izhodno resonančno votlino, pravokotna prizma in valovna plošča pa se vrtita, da se doseže želeni laserski sklopljeni izhod 1064 nm. Metoda Q modulacije je tlačna aktivna elektrooptična Q modulacija, ki temelji na kristalu KDP.
Slika 1Dva KTP kristala, povezana zaporedno
V tej enačbi je Prec najmanjša zaznavna delovna moč;
Pout je najvišja izhodna vrednost delovne moči;
D je odprtina sprejemnega optičnega sistema;
t je prepustnost optičnega sistema;
θ je kot sipanja oddajnega laserskega žarka;
r je stopnja odboja cilja;
A je ciljna ekvivalentna površina prečnega prereza;
R je največje merilno območje;
σ je koeficient atmosferske absorpcije.
Slika 2Modul z ločno oblikovanimi palicami, razvit s samostojnim razvojem,
s kristalno palico YAG na sredini.
TheSlika 2so ločno oblikovani skladi palic, ki postavljajo YAG kristalne palice kot laserski medij znotraj modula s koncentracijo 1 %. Za rešitev protislovja med lateralnim laserskim gibanjem in simetrično porazdelitvijo laserskega izhoda je bila uporabljena simetrična porazdelitev LD matrike pod kotom 120 stopinj. Vir črpanja je valovna dolžina 1064 nm, dva 6000 W ukrivljena matrična modula paličic zaporedno povezana v polprevodniški tandemski črpalni vir. Izhodna energija je 0-250 mJ s širino impulza približno 10 ns in visoko frekvenco 20 Hz. Uporablja se zložena votlina, laser z valovno dolžino 1,57 μm pa se oddaja po tandemskem nelinearnem kristalu KTP.
Graf 3Dimenzijska risba pulznega laserja z valovno dolžino 1,57 μm
Graf 4Oprema za vzorčenje impulznega laserja z valovno dolžino 1,57 μm
Graf 5:Izhod 1,57 μm
Graf 6:Učinkovitost pretvorbe črpalnega vira
Prilagoditev merjenja laserske energije za merjenje izhodne moči dveh vrst valovnih dolžin. Glede na spodnji graf je rezultat energijske vrednosti povprečna vrednost pri 20 Hz z 1-minutnim delovnim obdobjem. Med njimi se energija, ki jo ustvari laser z valovno dolžino 1,57 μm, posledično spreminja glede na energijo črpalnega vira z valovno dolžino 1064 nm. Ko je energija črpalnega vira enaka 220 mJ, lahko izhodna energija laserja z valovno dolžino 1,57 μm doseže 80 mJ, s stopnjo pretvorbe do 35 %. Ker se signalna svetloba OPO generira pod vplivom določene gostote moči svetlobe osnovne frekvence, je njena pragovna vrednost višja od pragovne vrednosti svetlobe osnovne frekvence 1064 nm, njena izhodna energija pa se hitro poveča, ko črpalna energija preseže pragovno vrednost OPO. Razmerje med izhodno energijo in učinkovitostjo OPO glede na izhodno energijo svetlobe osnovne frekvence je prikazano na sliki, iz katere je razvidno, da lahko učinkovitost pretvorbe OPO doseže do 35 %.
Končno je mogoče doseči laserski impulz z valovno dolžino 1,57 μm, energijo večjo od 80 mJ in širino laserskega impulza 8,5 ns. Kot divergence izhodnega laserskega žarka skozi razširjevalnik laserskega žarka je 0,3 mrad. Simulacije in analize kažejo, da lahko merilnik razdalje z impulznim laserskim merilnikom razdalje s tem laserjem doseže razdaljo večjo od 30 km.
| Valovna dolžina | 1570±5 nm |
| Pogostost ponovitve | 20 Hz |
| Kot sipanja laserskega žarka (razširitev žarka) | 0,3–0,6 mrad |
| Širina impulza | 8,5 ns |
| Pulzna energija | 80 mJ |
| Neprekinjen delovni čas | 5 minut |
| Teža | ≤1,2 kg |
| Delovna temperatura | -40℃~65℃ |
| Temperatura shranjevanja | -50℃~65℃ |
Poleg izboljšanja lastnih naložb v tehnološke raziskave in razvoj, krepitve izgradnje ekipe za raziskave in razvoj ter izpopolnjevanja sistema inovacij na področju tehnoloških raziskav in razvoja Lumispot Tech aktivno sodeluje tudi z zunanjimi raziskovalnimi ustanovami na področju industrije, univerz in raziskav ter je vzpostavil dober odnos sodelovanja z domačimi znanimi strokovnjaki iz industrije. Osrednja tehnologija in ključne komponente so bile razvite neodvisno, vse ključne komponente so bile razvite in izdelane neodvisno, vse naprave pa so bile lokalizirane. Bright Source Laser še naprej pospešuje tempo tehnološkega razvoja in inovacij ter bo še naprej uvajal cenejše in zanesljivejše module laserskih merilnikov razdalje, ki zagotavljajo varnost človeškega očesa, da bi zadovoljil povpraševanje na trgu.
Čas objave: 21. junij 2023