Lumispot Technology Co., Ltd. on vuosien tutkimus- ja kehitystyön tuloksena kehittänyt pienen ja kevyen pulssilaserin, jonka energia on 80 mJ, toistotaajuus 20 Hz ja aallonpituus ihmissilmälle turvallinen 1,57 μm. Tämä tutkimustulos saavutettiin parantamalla KTP-OPO:n konversiotehokkuutta ja optimoimalla pumppulähdediodilasermoduulin teho. Testitulosten mukaan tämä laser täyttää laajat käyttölämpötilavaatimukset -45 ℃ - 65 ℃ erinomaisella suorituskyvyllä, saavuttaen Kiinan edistyneen tason.
Pulssilaseretäisyysmittari on etäisyysmittauslaite, jonka etuna on kohteeseen suunnattu laserpulssi, tarkka etäisyysmittauskyky, vahva häiriönsietokyky ja kompakti rakenne. Tuotetta käytetään laajalti tekniikan mittauksissa ja muilla aloilla. Tätä pulssilaseretäisyysmittausmenetelmää käytetään eniten pitkän matkan mittauksissa. Tässä pitkän matkan etäisyysmittarissa on edullisempaa valita korkeaenerginen ja pienen säteen sirontakulman omaava kiinteän olomuodon laser, joka käyttää Q-kytkentätekniikkaa nanosekunnin laserpulssien tuottamiseen.
Pulssitetun laseretäisyysmittarin asiaankuuluvat trendit ovat seuraavat:
(1) Ihmissilmälle turvallinen laseretäisyysmittari: 1,57 μm:n optinen parametrinen oskillaattori korvaa vähitellen perinteisen 1,06 μm:n aallonpituuden laseretäisyysmittarin useimmissa etäisyysmittauskentissä.
(2) Pienikokoinen ja kevyt etälaseretäisyysmittari.
Ilmaisu- ja kuvantamisjärjestelmien suorituskyvyn parantuessa tarvitaan etälaseretäisyysmittareita, jotka pystyvät mittaamaan pieniä, 0,1 m²:n kokoisia kohteita 20 km:n etäisyydeltä. Siksi on kiireellistä tutkia tehokkaita laseretäisyysmittareita.
Viime vuosina Lumispot Tech on panostanut 1,57 μm:n aallonpituuden omaavan, silmille turvallisen kiinteän olomuodon laserin tutkimukseen, suunnitteluun, tuotantoon ja myyntiin, sillä laserilla on pieni säteen sirontakulma ja korkea käyttöteho.
Lumispot Tech suunnitteli hiljattain 1,57 μm:n silmäturvallisen, aallonpituudeltaan korkean huipputehon ja kompaktin rakenteen omaavan ilmajäähdytteisen laserin. Tämä päihitti käytännön kysyntää pitkän kantaman laseretäisyysmittarin minimointitutkimuksessa. Kokeen jälkeen tällä laserilla on laajat sovellusmahdollisuudet, erinomainen suorituskyky ja vahva ympäristön sopeutumiskyky laajalla käyttölämpötila-alueella -40 - 65 celsiusastetta.
Seuraavan yhtälön avulla, kiinteällä referenssimäärällä, voidaan etäisyysmittarin mittausetäisyyttä parantaa parantamalla huipputehoa ja pienentämällä säteen sirontakulmaa. Tämän seurauksena kaksi tekijää: huipputehon arvo ja pieni säteen sirontakulma, kompakti laser, jossa on ilmajäähdytteinen toiminto, ovat keskeisiä tekijöitä, jotka määräävät tietyn etäisyysmittarin etäisyyden mittauskyvyn.
Keskeinen osa ihmissilmälle turvallisen aallonpituuden omaavan laserin toteuttamisessa on optinen parametrinen oskillaattori (OPO), mukaan lukien epälineaarisen kiteen, vaihesovitusmenetelmän ja OPO:n sisäisen rakenteen suunnittelun mahdollisuus. Epälineaarisen kiteen valinta riippuu suuresta epälineaarisesta kertoimesta, korkeasta vaurionkestävyyskynnyksestä, stabiileista kemiallisista ja fysikaalisista ominaisuuksista sekä kypsistä kasvatustekniikoista jne. Vaihesovituksen tulisi olla etusijalla. Valitse ei-kriittinen vaihesovitusmenetelmä, jolla on suuri hyväksymiskulma ja pieni lähtökulma. OPO-ontelorakenteen tulisi ottaa huomioon tehokkuus ja säteen laatu luotettavuuden varmistamiseksi. KTP-OPO:n lähtöaallonpituuden muutoskäyrä vaihesovituskulmalla, kun θ = 90°, merkkivalo voi tuottaa tarkasti ihmissilmälle turvallisen laserin. Siksi suunniteltu kide leikataan toiselta puolelta, käytetään kulman sovitusta θ = 90°, φ = 0°, eli käytetään luokkasovitusmenetelmää, kun kiteen efektiivinen epälineaarinen kerroin on suurin eikä dispersiovaikutusta ole.
Edellä mainitun ongelman kattavan tarkastelun ja nykyisen kotimaisen lasertekniikan ja -laitteiden kehitystason perusteella optimointitekninen ratkaisu on seuraava: OPO käyttää luokan II ei-kriittistä vaihesovitusta ulkoisella ontelolla varustettua kaksoisontelo-KTP-OPO-rakennetta; kaksi KTP-OPO:ta on sijoitettu pystysuunnassa tandem-rakenteeseen muunnostehokkuuden ja laserin luotettavuuden parantamiseksi, kuten kuvassa on esitetty.Kuva 1Edellä.
Pumppulähde on itse tutkittu ja kehitetty johtavasti jäähdytetty puolijohdelaserryhmä, jonka käyttösuhde on enintään 2 %, huipputeho 100 W yksittäistä tankoa kohden ja kokonaisteho 12 000 W. Suorakulmainen prisma, tasomainen täysin heijastava peili ja polarisaattori muodostavat taitetun polarisaatiokytketyn lähtöresonanssiontelon, ja suorakulmaista prismaa ja aaltolevyä pyöritetään halutun 1064 nm:n laserkytkentätehon saavuttamiseksi. Q-modulaatiomenetelmä on paineistettu aktiivinen sähköoptinen Q-modulaatio, joka perustuu KDP-kiteeseen.
Kuva 1Kaksi sarjaan kytkettyä KTP-kidettä
Tässä yhtälössä Prec on pienin havaittavissa oleva työteho;
Pout on työtehon huippuarvo;
D on vastaanottavan optisen järjestelmän aukko;
t on optisen järjestelmän läpäisykyky;
θ on laserin säteen sirontakulma;
r on kohteen heijastusnopeus;
A on kohteen ekvivalentti poikkileikkauspinta-ala;
R on suurin mittausalue;
σ on ilmakehän absorptiokerroin.
Kuva 2Kaarenmuotoinen palkkiryhmämoduuli itsekehityksen kautta,
YAG-kristallisauva keskellä.
TheKuva 2on kaarenmuotoinen tankopino, jossa YAG-kidesauvat toimivat laserväliaineena moduulin sisällä 1 %:n konsentraatiolla. Ristiriidan ratkaisemiseksi laserin sivuttaisliikkeen ja lasersäteen symmetrisen jakauman välillä käytettiin LD-matriisin symmetristä jakaumaa 120 asteen kulmassa. Pumppulähteenä on 1064 nm:n aallonpituudella varustettu kaksi 6000 W:n kaarevaa tankomoduulia sarjassa puolijohde-tandempumppauksella. Lähtöenergia on 0–250 mJ, pulssinleveys noin 10 ns ja raskas taajuus 20 Hz. Käytetään taitettua onteloa, ja 1,57 μm:n aallonpituuden laser syötetään tandem-KTP-epälineaarisen kiteen jälkeen.
Kaavio 31,57 μm:n aallonpituudella varustetun pulssilaserin mittapiirros
Kaavio 4:1,57 um:n aallonpituuden pulssilasernäytteenottolaitteet
Kaavio 5:1,57 μm:n lähtöteho
Kaavio 6:Pumppulähteen muuntotehokkuus
Laserenergian mittausta mukautettiin kahden aallonpituuden lähtötehon mittaamiseen. Alla olevan kaavion mukaan energia-arvoksi saatiin keskimääräinen arvo 20 Hz:n taajuudella 1 minuutin työskentelyjaksolla. Näistä 1,57 μm:n aallonpituuslaserin tuottama energia muuttuu vastaavasti 1064 nm:n aallonpituuden pumppauslähteen energian suhteen. Kun pumppauslähteen energia on 220 mJ, 1,57 μm:n aallonpituuslaserin lähtöenergia voi saavuttaa 80 mJ, ja konversioaste voi olla jopa 35 %. Koska OPO-signaalivalo syntyy tietyn perustaajuisen valon tehotiheyden vaikutuksesta, sen kynnysarvo on korkeampi kuin 1064 nm:n perustaajuisen valon kynnysarvo, ja sen lähtöenergia kasvaa nopeasti, kun pumppausenergia ylittää OPO:n kynnysarvon. OPO:n lähtöenergian ja hyötysuhteen välinen suhde perustaajuisen valon lähtöenergiaan on esitetty kuvassa, josta voidaan nähdä, että OPO:n muuntotehokkuus voi olla jopa 35 %.
Lopulta voidaan saavuttaa 1,57 μm:n aallonpituuden omaava laserpulssi, jonka energia on yli 80 mJ ja laserpulssin leveys 8,5 ns. Lasersäteen laajentimen läpi kulkevan lasersäteen hajaantumiskulma on 0,3 mrad. Simulaatiot ja analyysit osoittavat, että tällä laserilla varustetun pulssitetun laseretäisyysmittarin etäisyysmittauskyky voi ylittää 30 km.
| Aallonpituus | 1570±5 nm |
| Toistotiheys | 20 Hz |
| Lasersäteen sirontakulma (säteen laajeneminen) | 0,3–0,6 mrad |
| Pulssin leveys | 8,5 ns |
| Pulssienergia | 80 mJ |
| Jatkuvat työajat | 5 minuuttia |
| Paino | ≤1,2 kg |
| Käyttölämpötila | -40 ℃ ~ 65 ℃ |
| Säilytyslämpötila | -50 ℃ ~ 65 ℃ |
Oman teknologiatutkimus- ja kehitysinvestointiensa parantamisen, tutkimus- ja kehitystiimin rakentamisen vahvistamisen ja teknologiatutkimus- ja innovaatiojärjestelmän täydellistämisen lisäksi Lumispot Tech tekee aktiivisesti yhteistyötä ulkopuolisten tutkimuslaitosten kanssa teollisuuden, yliopistojen ja tutkimuksen saralla ja on luonut hyvät yhteistyösuhteet tunnettujen kotimaisten alan asiantuntijoiden kanssa. Ydinteknologia ja avainkomponentit on kehitetty itsenäisesti, kaikki avainkomponentit on kehitetty ja valmistettu itsenäisesti, ja kaikki laitteet on lokalisoitu. Bright Source Laser kiihdyttää edelleen teknologian kehitystä ja innovaatioita ja jatkaa edullisempien ja luotettavampien ihmissilmän turvallisuutta parantavien laseretäisyysmittarimoduulien esittelyä markkinoiden kysynnän tyydyttämiseksi.
Julkaisun aika: 21. kesäkuuta 2023