Lumispot Technology Co., Ltd. je, na temelju dugogodišnjeg istraživanja i razvoja, uspješno razvio mali i lagani pulsni laser s energijom od 80 mJ, frekvencijom ponavljanja od 20 Hz i valnom duljinom sigurnom za ljudsko oko od 1,57 μm. Ovaj istraživački rezultat postignut je povećanjem učinkovitosti razgovora KTP-OPO i optimizacijom izlaza laserskog modula s diodnim izvorom pumpe. Prema rezultatima ispitivanja, ovaj laser zadovoljava širok raspon radnih temperatura od -45 ℃ do 65 ℃ s izvrsnim performansama, dostižući naprednu razinu u Kini.
Pulsirajući laserski daljinomjer je instrument za mjerenje udaljenosti koji koristi laserski impuls usmjeren prema cilju, s prednostima visokopreciznog mjerenja udaljenosti, snažne otpornosti na interferenciju i kompaktne strukture. Proizvod se široko koristi u inženjerskim mjerenjima i drugim područjima. Ova metoda pulsirajućeg laserskog daljinomjera najčešće se koristi u primjeni mjerenja na velike udaljenosti. Kod ovog daljinomjera na velike udaljenosti poželjnije je odabrati laser u čvrstom stanju s visokom energijom i malim kutom raspršenja snopa, koristeći Q-switching tehnologiju za izlaz nanosekundnih laserskih impulsa.
Relevantni trendovi pulsnog laserskog daljinomjera su sljedeći:
(1) Laserski daljinomjer siguran za ljudsko oko: Optički parametarski oscilator od 1,57 μm postupno zamjenjuje tradicionalni laserski daljinomjer valne duljine od 1,06 μm u većini područja daljinomjera.
(2) Minijaturizirani daljinski laserski daljinomjer male veličine i male težine.
S poboljšanjem performansi sustava za detekciju i snimanje, potrebni su daljinski laserski daljinomjeri sposobni za mjerenje malih ciljeva od 0,1 m² na udaljenosti od 20 km. Stoga je hitno proučiti visokoučinkoviti laserski daljinomjer.
Posljednjih godina, Lumispot Tech je uložio trud u istraživanje, dizajn, proizvodnju i prodaju lasera u čvrstom stanju valne duljine 1,57 μm, sigurnog za oči, s malim kutom raspršenja snopa i visokim radnim performansama.
Nedavno je Lumispot Tech dizajnirao laser valne duljine hlađen zrakom od 1,57 μm, siguran za oči, s visokom vršnom snagom i kompaktnom strukturom, što je rezultat praktične potražnje u istraživanju minimiziranih laserskih daljinomjera za velike udaljenosti. Nakon eksperimenta, ovaj laser pokazuje široke mogućnosti primjene, posjeduje izvrsne performanse, snažnu prilagodljivost okolišu u širokom rasponu radnih temperatura od -40 do 65 stupnjeva Celzija.
Pomoću sljedeće jednadžbe, s fiksnom količinom druge reference, poboljšanjem vršne izlazne snage i smanjenjem kuta raspršenja snopa, može se poboljšati mjerna udaljenost daljinomjera. Kao rezultat toga, dva faktora: vrijednost vršne izlazne snage i mali kut raspršenja snopa kompaktnog lasera s funkcijom zračnog hlađenja ključni su dio koji određuje sposobnost mjerenja udaljenosti određenog daljinomjera.
Ključni dio za realizaciju lasera s valnom duljinom sigurnom za ljudsko oko je tehnika optičkog parametarskog oscilatora (OPO), uključujući opciju nelinearnog kristala, metode usklađivanja faza i dizajna OPO unutarnje strukture. Izbor nelinearnog kristala ovisi o velikom nelinearnom koeficijentu, visokom pragu otpornosti na oštećenja, stabilnim kemijskim i fizikalnim svojstvima te tehnikama zrelog rasta itd., usklađivanje faza treba imati prednost. Odaberite nekritičnu metodu usklađivanja faza s velikim kutom prihvata i malim kutom odlaska; struktura OPO šupljine treba uzeti u obzir učinkovitost i kvalitetu snopa kako bi se osigurala pouzdanost. Krivulja promjene izlazne valne duljine KTP-OPO s kutom usklađivanja faze, kada je θ=90°, signalna svjetlost može točno emitirati laser siguran za ljudsko oko. Stoga je dizajnirani kristal prerezan duž jedne strane, a kut usklađivanja korišten je θ=90°, φ=0°, odnosno koristi se metoda usklađivanja klase, kada je efektivni nelinearni koeficijent kristala najveći i nema efekta disperzije.
Na temelju sveobuhvatnog razmatranja gore navedenog problema, u kombinaciji s razinom razvoja trenutne domaće laserske tehnike i opreme, optimizacijsko tehničko rješenje je: OPO usvaja dizajn KTP-OPO vanjske šupljine klase II s nekritičnim faznim usklađivanjem; 2 KTP-OPO-a su vertikalno postavljena u tandem strukturi kako bi se poboljšala učinkovitost pretvorbe i pouzdanost lasera kao što je prikazano naSlika 1Iznad.
Izvor pumpe je samostalno istraženi i razvijeni vodljivi hlađeni poluvodički laserski niz, s radnim ciklusom od najviše 2%, vršnom snagom od 100 W za jednu šipku i ukupnom radnom snagom od 12 000 W. Pravokutna prizma, planarno reflektirajuće zrcalo i polarizator tvore presavijenu polarizacijski spregnutu izlaznu rezonantnu šupljinu, a pravokutna prizma i valna ploča se rotiraju kako bi se dobio željeni laserski spregnuti izlaz od 1064 nm. Metoda Q modulacije je aktivna elektrooptička Q modulacija pod tlakom temeljena na KDP kristalu.
Slika 1Dva KTP kristala spojena u seriju
U ovoj jednadžbi, Prec je najmanja detektabilna radna snaga;
Pout je vršna izlazna vrijednost radne snage;
D je otvor blende prijemnog optičkog sustava;
t je propusnost optičkog sustava;
θ je kut raspršenja emitirajućeg snopa lasera;
r je brzina refleksije cilja;
A je ciljana ekvivalentna površina poprečnog presjeka;
R je najveći raspon mjerenja;
σ je koeficijent atmosferske apsorpcije.
Slika 2Modul šipkastog niza u obliku luka putem samostalnog razvoja,
s YAG kristalnom šipkom u sredini.
TheSlika 2su lučno oblikovani snopovi šipki, koji postavljaju YAG kristalne šipke kao laserski medij unutar modula, s koncentracijom od 1%. Kako bi se riješila kontradikcija između lateralnog laserskog kretanja i simetrične raspodjele laserskog izlaza, korištena je simetrična raspodjela LD niza pod kutom od 120 stupnjeva. Izvor pumpe je valna duljina 1064 nm, dva zakrivljena modula šipki od 6000 W u seriji poluvodičkih tandem pumpanja. Izlazna energija je 0-250 mJ s širinom impulsa od oko 10 ns i visokom frekvencijom od 20 Hz. Koristi se presavijena šupljina, a laser valne duljine 1,57 μm izlazi nakon tandemskog nelinearnog KTP kristala.
Grafikon 3Dimenzionalni crtež pulsirajućeg lasera valne duljine 1,57 μm
Grafikon 4Oprema za uzorkovanje pulsirajućeg lasera valne duljine 1,57 μm
Grafikon 5:Izlaz od 1,57 μm
Grafikon 6:Učinkovitost pretvorbe izvora pumpe
Prilagođavanje mjerenja laserske energije za mjerenje izlazne snage 2 vrste valnih duljina. Prema donjem grafu, dobivena vrijednost energije bila je prosječna vrijednost rada na 20Hz s radnim periodom od 1 minute. Među njima, energija koju generira laser valne duljine 1,57 μm ima posljedično promjenu s odnosom energije izvora pumpe valne duljine 1064 nm. Kada je energija izvora pumpe jednaka 220 mJ, izlazna energija lasera valne duljine 1,57 μm može postići 80 mJ, sa stopom pretvorbe do 35%. Budući da se OPO signalna svjetlost generira pod djelovanjem određene gustoće snage svjetlosti temeljne frekvencije, njezina granična vrijednost je viša od granične vrijednosti svjetlosti temeljne frekvencije 1064 nm, a njezina izlazna energija brzo se povećava nakon što energija pumpe premaši graničnu vrijednost OPO-a. Odnos između izlazne energije i učinkovitosti OPO-a s izlaznom svjetlosnom energijom osnovne frekvencije prikazan je na slici, iz koje se vidi da učinkovitost pretvorbe OPO-a može doseći i do 35%.
Konačno, može se postići laserski impuls valne duljine 1,57 μm s energijom većom od 80 mJ i širinom laserskog impulsa od 8,5 ns. Kut divergencije izlazne laserske zrake kroz ekspander laserske zrake je 0,3 mrad. Simulacije i analize pokazuju da sposobnost mjerenja udaljenosti pulsirajućim laserskim daljinomjerom koji koristi ovaj laser može premašiti 30 km.
| Valna duljina | 1570±5 nm |
| Učestalost ponavljanja | 20Hz |
| Kut raspršenja laserske zrake (širenje zrake) | 0,3-0,6 mrad |
| Širina impulsa | 8,5 ns |
| Energija impulsa | 80 mJ |
| Neprekidno radno vrijeme | 5 minuta |
| Težina | ≤1,2 kg |
| Radna temperatura | -40℃~65℃ |
| Temperatura skladištenja | -50℃~65℃ |
Osim poboljšanja vlastitih ulaganja u istraživanje i razvoj tehnologije, jačanja izgradnje tima za istraživanje i razvoj te usavršavanja sustava inovacija u području istraživanja i razvoja tehnologije, Lumispot Tech također aktivno surađuje s vanjskim istraživačkim institucijama u području istraživanja na relaciji industrija-sveučilište-istraživanje te je uspostavio dobru suradnju s domaćim poznatim stručnjacima iz industrije. Osnovna tehnologija i ključne komponente razvijene su neovisno, sve ključne komponente razvijene su i proizvedene neovisno, a svi uređaji lokalizirani. Bright Source Laser i dalje ubrzava tempo razvoja tehnologije i inovacija te će nastaviti uvoditi jeftinije i pouzdanije module laserskih daljinomjera za zaštitu ljudskog oka kako bi zadovoljio potražnju na tržištu.
Vrijeme objave: 21. lipnja 2023.