Fort de nombreuses années de recherche et développement, Lumispot Technology Co., Ltd. a développé avec succès un laser pulsé compact et léger, d'une énergie de 80 mJ, d'une fréquence de répétition de 20 Hz et d'une longueur d'onde de 1,57 μm, sans danger pour l'œil humain. Ce résultat de recherche a été obtenu en améliorant l'efficacité de conversion du KTP-OPO et en optimisant la sortie du module laser à diode de pompage. D'après les résultats des tests, ce laser répond à une large plage de températures de fonctionnement, de -45 °C à 65 °C, avec d'excellentes performances, atteignant le niveau le plus élevé en Chine.
Le télémètre laser pulsé est un instrument de mesure de distance qui utilise l'impulsion laser dirigée vers la cible, offrant une télémétrie de haute précision, une excellente résistance aux interférences et une structure compacte. Ce produit est largement utilisé en ingénierie et dans d'autres domaines. Cette méthode de télémétrie laser pulsé est particulièrement utilisée pour les mesures longue distance. Pour ce type de télémètre, il est préférable d'opter pour un laser à semi-conducteurs à haute énergie et faible angle de diffusion, utilisant la technologie Q-switching pour produire des impulsions laser nanosecondes.
Les tendances pertinentes du télémètre laser pulsé sont les suivantes :
(1) Télémètre laser sans danger pour les yeux humains : l'oscillateur paramétrique optique de 1,57 um remplace progressivement la position du télémètre laser traditionnel de 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 à distance capables de mesurer de petites cibles de 0,1 m² sur 20 km sont nécessaires. Il est donc urgent d'étudier un télémètre laser haute performance.
Ces dernières années, Lumispot Tech a consacré des efforts à la recherche, à la conception, à la production et à 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 µm 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 d'un télémètre laser longue distance de miniaturisation. Après l'expérience, ce laser montre de larges perspectives d'application, possède d'excellentes performances, une forte adaptabilité environnementale dans une large plage de températures de travail de -40 à 65 degrés Celsius.
Grâce à l'équation suivante, et à une quantité fixe d'autres références, la distance de mesure du télémètre peut être améliorée en augmentant la puissance de sortie maximale et en réduisant l'angle de diffusion du faisceau. Par conséquent, deux facteurs : la puissance de sortie maximale et le faible angle de diffusion du faisceau (laser compact refroidi par air) sont déterminants pour la capacité de mesure de distance d'un télémètre spécifique.
L'élément clé pour réaliser un laser à longueur d'onde sans danger pour l'œil humain est la technique de l'oscillateur paramétrique optique (OPO), incluant l'option cristal non linéaire, la méthode d'accord de phase et la conception de la structure interne de l'OPO. Le choix du cristal non linéaire dépend d'un coefficient de non-linéarité élevé, d'un seuil de résistance aux dommages élevé, de propriétés chimiques et physiques stables et de techniques de croissance éprouvées. L'accord de phase doit être prioritaire. Il est recommandé de choisir une méthode d'accord de phase non critique avec un grand angle d'acceptation et un faible angle de départ. La structure de la cavité de l'OPO doit prendre en compte l'efficacité et la qualité du faisceau pour garantir la fiabilité. La courbe de variation de la longueur d'onde de sortie KTP-OPO avec l'angle d'accord de phase indique que lorsque θ = 90°, le signal lumineux peut émettre un laser sans danger pour l'œil humain. Par conséquent, le cristal conçu est coupé sur un côté, l'accord d'angle utilisé étant θ = 90°, φ = 0°, c'est-à-dire que l'accord de classe est utilisé lorsque le coefficient de non-linéarité effectif du cristal est maximal et qu'il n'y a pas d'effet de dispersion.
Sur la base d'une réflexion approfondie sur la question ci-dessus, combinée au niveau de développement de la technique et de l'équipement laser domestique actuel, la solution technique d'optimisation est la suivante : L'OPO adopte une conception KTP-OPO à double cavité externe à correspondance de phase non critique de classe II ; les 2 KTP-OPO sont incident verticalement dans une structure en tandem pour améliorer l'efficacité de conversion et la fiabilité du laser comme indiqué dansFigure 1Au-dessus de.
La source de pompage est un réseau laser à semi-conducteur refroidi par conduction, développé et développé en interne. Son rapport cyclique est de 2 % maximum, sa puissance crête est de 100 W par barre et sa puissance totale de travail est de 12 000 W. Le prisme à angle droit, le miroir plan entièrement réfléchissant et le polariseur forment une cavité résonante à sortie couplée en polarisation repliée. La rotation du prisme à angle droit et de la lame d'onde permet d'obtenir la sortie de couplage laser souhaitée à 1 064 nm. La méthode de modulation Q est une modulation Q électro-optique active pressurisée basée sur un 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 la transmittance 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 section 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 2Il s'agit d'empilements de barres en forme d'arc, utilisant des tiges de cristal YAG comme milieu laser à l'intérieur du module, avec une concentration de 1 %. Pour résoudre la contradiction entre le mouvement laser latéral et la distribution symétrique de la sortie laser, une distribution symétrique du réseau LD à un angle de 120 degrés a été utilisée. La source de pompage est une longueur d'onde de 1064 nm, composée de deux modules de barres incurvées de 6000 W en série, pompant en tandem avec des semi-conducteurs. 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 de longueur d'onde de 1,57 μm est émis après un cristal non linéaire KTP en tandem.
Graphique 3Dessin dimensionnel d'un laser pulsé de longueur d'onde de 1,57 µm
Graphique 4:Équipement d'échantillonnage laser pulsé de longueur d'onde de 1,57 µm
Graphique 5 :Sortie de 1,57 μm
Graphique 6 :L'efficacité de conversion de la source de pompage
Adaptation de la mesure de l'énergie laser pour mesurer la puissance de sortie de deux longueurs d'onde. D'après le graphique ci-dessous, la valeur énergétique obtenue est la valeur moyenne à 20 Hz avec une durée de fonctionnement d'une minute. L'énergie générée par le laser de longueur d'onde 1,57 µm varie en fonction de l'énergie de la source de pompage de longueur d'onde 1064 nm. Lorsque l'énergie de la source de pompage est égale à 220 mJ, l'énergie de sortie du laser de longueur d'onde 1,57 µm atteint 80 mJ, avec un taux de conversion pouvant atteindre 35 %. Le signal lumineux OPO étant généré sous l'action d'une certaine densité de puissance de la lumière de fréquence fondamentale, son seuil est supérieur à celui de la lumière de fréquence fondamentale 1064 nm, et son énergie de sortie augmente rapidement lorsque l'énergie de pompage dépasse le seuil OPO. La relation entre l'énergie de sortie de l'OPO et l'efficacité avec l'énergie de sortie de la lumière de fréquence fondamentale est illustrée dans 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 de 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'expanseur de faisceau laser est de 0,3 mrad. Les simulations et les analyses montrent que la capacité de mesure de portée d'un télémètre laser pulsé utilisant ce laser peut dépasser 30 km.
| Longueur d'onde | 1570±5nm |
| Fréquence de répétition | 20 Hz |
| Angle de diffusion du faisceau laser (expansion du faisceau) | 0,3-0,6 mrad |
| Largeur d'impulsion | 8,5 ns |
| Énergie pulsée | 80 mJ |
| Horaires de travail continus | 5 minutes |
| Poids | ≤1,2 kg |
| Température de fonctionnement | -40℃~65℃ |
| Température de stockage | -50℃~65℃ |
Outre l'augmentation de ses investissements en recherche et développement technologique, le renforcement de son équipe de R&D et le perfectionnement de son système d'innovation technologique, Lumispot Tech coopère activement avec des instituts de recherche externes dans les domaines de l'industrie, de l'université et de la recherche, et a établi de bonnes relations de coopération avec des experts nationaux renommés. 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 poursuit son développement et son innovation technologiques et continuera de proposer des modules de télémètre laser de sécurité oculaire plus économiques et plus fiables afin de répondre à la demande du marché.
Date de publication : 21 juin 2023