Lumispot Technology Co., Ltd., sur la base d'années de recherche et de développement, a développé avec succès un laser pulsé de petite taille et léger avec une énergie de 80 mJ, une fréquence de répétition de 20 Hz et une longueur d'onde sans danger pour les yeux humains de 1,57 μm. Ce résultat de recherche a été obtenu en augmentant l’efficacité de conversation du KTP-OPO et en optimisant la sortie du module laser à diode source de pompe. Selon le résultat du test, ce laser répond aux exigences de température de travail étendues de -45 ℃ à 65 ℃ avec d'excellentes performances, atteignant le niveau avancé en Chine.
Le télémètre laser pulsé est un instrument de mesure de distance bénéficiant de l'avantage de l'impulsion laser dirigée vers la cible, avec les mérites d'une capacité de télémétrie de haute précision, d'une forte capacité anti-interférence et d'une structure compacte. Le produit est largement utilisé dans les mesures techniques et dans d’autres domaines. Cette méthode de télémétrie laser pulsé est la plus largement utilisée dans l’application de mesure longue distance. Dans ce télémètre longue distance, il est préférable de choisir le laser à semi-conducteurs à haute énergie et à faible angle de diffusion du faisceau, en utilisant la technologie de commutation Q pour produire les impulsions laser nanosecondes.
Les tendances pertinentes du télémètre laser pulsé sont les suivantes :
(1) Télémètre laser sans danger pour les yeux : l'oscillateur paramétrique optique de 1,57 um remplace progressivement la position du télémètre laser traditionnel à longueur d'onde de 1,06 um dans la majorité des domaines de télémétrie.
(2) Télémètre laser à distance miniaturisé de petite taille et léger.
Avec l’amélioration des performances des systèmes de détection et d’imagerie, des télémètres laser déportés capables de mesurer de petites cibles de 0,1 m² sur 20 km sont nécessaires. Il est donc urgent d’étudier le télémètre laser haute performance.
Ces dernières années, Lumispot Tech a déployé des efforts dans la recherche, la conception, la production et la vente du laser à semi-conducteurs sans danger pour les yeux d'une longueur d'onde de 1,57 um avec un petit angle de diffusion du faisceau et des performances de fonctionnement élevées.
Récemment, Lumispot Tech a conçu un laser refroidi par air d'une longueur d'onde de 1,57 um sans danger pour les yeux, doté d'une puissance de crête élevée et d'une structure compacte, résultant de la demande pratique dans la recherche sur le télémètre laser longue distance de minimisation. Après l'expérience, ce laser montre le large perspectives d'application, possédaient d'excellentes performances, une forte adaptabilité environnementale dans une large plage de températures de fonctionnement de-40 à 65 degrés Celsius,
Grâce à l'équation suivante, avec la quantité fixe d'autres références, en améliorant la puissance de sortie maximale et en diminuant l'angle de diffusion du faisceau, cela peut améliorer la distance de mesure du télémètre. En conséquence, les 2 facteurs : la valeur de la puissance de sortie maximale et le laser à structure compacte à petit angle de diffusion du faisceau avec fonction refroidie par air sont l'élément clé qui décide de la capacité de mesure de distance d'un télémètre spécifique.
L'élément clé pour réaliser le laser avec une longueur d'onde sans danger pour les yeux humains est la technique de l'oscillateur paramétrique optique (OPO), y compris l'option de cristal non linéaire, la méthode d'adaptation de phase et la conception de la structure interne de l'OPO. Le choix du cristal non linéaire dépend d'un coefficient non linéaire élevé, d'un seuil de résistance aux dommages élevé, de propriétés chimiques et physiques stables et des techniques de croissance matures, etc., l'appariement de phase doit avoir la priorité. Sélectionnez une méthode d'adaptation de phase non critique avec un grand angle d'acceptation et un petit angle de départ ; La structure de la cavité OPO doit prendre en compte l'efficacité et la qualité du faisceau pour assurer la fiabilité. La courbe de changement de la longueur d'onde de sortie KTP-OPO avec l'angle d'adaptation de phase, lorsque le θ = 90 °, le signal lumineux peut émettre exactement la sécurité de l'œil humain. laser. Par conséquent, le cristal conçu est coupé sur un côté, la correspondance d'angle utilisée θ = 90 °, φ = 0 °, c'est-à-dire l'utilisation de la méthode de correspondance de classe, lorsque le coefficient non linéaire effectif du cristal est le plus grand et qu'il n'y a pas d'effet de dispersion. .
Sur la base d'un examen approfondi du problème ci-dessus, combiné au niveau de développement de la technique et de l'équipement laser nationaux actuels, la solution technique d'optimisation est la suivante : L'OPO adopte un KTP-OPO à double cavité à cavité externe à adaptation de phase non critique de classe II. conception; les 2 KTP-OPO sont incidents verticalement dans une structure en tandem pour améliorer l'efficacité de la conversion et la fiabilité du laser, comme indiqué dansFigure 1Au-dessus de.
La source de pompe est un réseau laser à semi-conducteurs refroidi par conduction développé et auto-recherché, avec un cycle de service de 2 % au maximum, une puissance de crête de 100 W pour une seule barre et une puissance de fonctionnement totale de 12 000 W. Le prisme à angle droit, le miroir plan entièrement réfléchissant et le polariseur forment une cavité résonante de sortie couplée à polarisation pliée, et le prisme à angle droit et la plaque d'onde sont tournés pour obtenir la sortie de couplage laser souhaitée de 1 064 nm. La méthode de modulation Q est une modulation Q électro-optique active sous pression basée sur le cristal KDP.
Figure 1Deux cristaux KTP connectés en série
Dans cette équation, Prec est la plus petite puissance de travail détectable ;
Pout est la valeur de sortie maximale de la puissance de travail ;
D est l'ouverture du système optique de réception ;
t est le facteur de transmission du système optique ;
θ est l'angle de diffusion du faisceau émetteur du laser ;
r est le taux de réflexion de la cible ;
A est la surface transversale équivalente cible ;
R est la plus grande plage de mesure ;
σ est le coefficient d'absorption atmosphérique.
Figure 2: Le module de réseau de barres en forme d'arc via l'auto-développement,
avec la tige de cristal YAG au milieu.
LeFigure 2sont les piles de barres en forme d'arc, mettant les tiges de cristal YAG comme support laser à l'intérieur du module, avec une concentration de 1 %. Pour résoudre la contradiction entre le mouvement latéral du laser et la distribution symétrique de la sortie laser, une distribution symétrique du réseau LD selon un angle de 120 degrés a été utilisée. La source de pompe est une longueur d'onde de 1 064 nm, deux modules de barres incurvées de 6 000 W en pompage tandem à semi-conducteurs en série. L'énergie de sortie est de 0 à 250 mJ avec une largeur d'impulsion d'environ 10 ns et une fréquence élevée de 20 Hz. une cavité pliée est utilisée et le laser d'une longueur d'onde de 1,57 μm est émis après un cristal non linéaire KTP en tandem.
Graphique 3Le dessin dimensionnel du laser pulsé d'une longueur d'onde de 1,57 um
Graphique 4: Équipement d'échantillon de laser pulsé de longueur d'onde de 1,57 um
Graphique 5 :Sortie 1,57 μm
Graphique 6 :L'efficacité de conversion de la source de pompe
Adaptation de la mesure de l'énergie laser pour mesurer respectivement la puissance de sortie de 2 types de longueurs d'onde. Selon le graphique ci-dessous, le résultat de la valeur énergétique était la valeur moyenne fonctionnant sous 20 Hz avec une période de travail de 1 min. Parmi eux, l'énergie générée par le laser à longueur d'onde de 1,57 um change en conséquence avec la relation entre l'énergie de la source de pompe à longueur d'onde de 1 064 nm. Lorsque l'énergie de la source de pompe est égale à 220 mJ, l'énergie de sortie du laser de longueur d'onde de 1,57 um peut atteindre 80 mJ, avec un taux de conversion allant jusqu'à 35 %. Étant donné que le signal lumineux OPO est généré sous l'action d'une certaine densité de puissance de la lumière à fréquence fondamentale, sa valeur seuil est supérieure à la valeur seuil de la lumière à fréquence fondamentale de 1 064 nm, et son énergie de sortie augmente rapidement une fois que l'énergie de pompage dépasse la valeur seuil OPO. . La relation entre l'énergie de sortie de l'OPO et l'efficacité avec l'énergie de sortie de lumière à fréquence fondamentale est représentée sur la figure, à partir de laquelle on peut voir que l'efficacité de conversion de l'OPO peut atteindre jusqu'à 35 %.
Enfin, une sortie d'impulsion laser d'une longueur d'onde de 1,57 μm avec une énergie supérieure à 80 mJ et une largeur d'impulsion laser de 8,5 ns peut être obtenue. l'angle de divergence du faisceau laser de sortie à travers l'extenseur de faisceau laser est de 0,3 mrad. les simulations et les analyses montrent que la capacité de mesure de distance d'un télémètre laser pulsé utilisant ce laser peut dépasser 30 km.
| Longueur d'onde | 1570 ± 5 nm |
| Fréquence de répétition | 20Hz |
| Angle de diffusion du faisceau laser (expansion du faisceau) | 0,3-0,6 mrad |
| Largeur d'impulsion | 8,5 ns |
| Énergie pulsée | 80mJ |
| Heures de travail continues | 5 minutes |
| Poids | ≤1,2 kg |
| Température de travail | -40 ℃ ~ 65 ℃ |
| Température de stockage | -50 ℃ ~ 65 ℃ |
En plus d'améliorer ses propres investissements en recherche et développement technologique, de renforcer la construction de l'équipe de R&D et de perfectionner le système d'innovation technologique en R&D, Lumispot Tech coopère également activement avec des instituts de recherche externes dans le domaine de la recherche industrie-université et a établi de bonnes relations de coopération avec experts nationaux célèbres de l'industrie. La technologie de base et les composants clés ont été développés indépendamment, tous les composants clés ont été développés et fabriqués indépendamment et tous les appareils ont été localisés. Bright Source Laser continue d'accélérer le rythme du développement technologique et de l'innovation et continuera d'introduire des modules de télémètre laser de sécurité oculaire humaine à moindre coût et plus fiables pour satisfaire la demande du marché.
Heure de publication : 21 juin 2023