Dans les domaines de la télémétrie laser, de la désignation de cibles et du LiDAR, les émetteurs laser Er:Glass sont devenus des lasers à semi-conducteurs infrarouges moyens largement utilisés grâce à leur excellente sécurité oculaire et à leur conception compacte. Parmi leurs paramètres de performance, l'énergie d'impulsion joue un rôle crucial dans la détermination de la capacité de détection, de la portée et de la réactivité globale du système. Cet article propose une analyse approfondie de l'énergie d'impulsion des émetteurs laser Er:Glass.
1. Qu'est-ce que l'énergie pulsée ?
L'énergie d'impulsion désigne la quantité d'énergie émise par le laser à chaque impulsion, généralement mesurée en millijoules (mJ). Elle est égale au produit de la puissance de crête et de la durée de l'impulsion : E = Pculminer×τOù : E représente l'énergie de l'impulsion, Pculminer est la puissance de crête,τ est la largeur de l'impulsion.
Pour les lasers Er:Verre typiques fonctionnant à 1535 nm—une longueur d'onde dans la bande de sécurité oculaire de classe 1—Il est possible d'atteindre une énergie d'impulsion élevée tout en garantissant la sécurité, ce qui les rend particulièrement adaptées aux applications portables et extérieures.
2. Gamme d’énergie d’impulsion des lasers Er:Glass
Selon leur conception, leur méthode de pompage et l'application prévue, les émetteurs laser Er:Glass commerciaux offrent une énergie d'impulsion unique allant de quelques dizaines de microjoules (μJ) à plusieurs dizaines de millijoules (mJ).
En général, les émetteurs laser Er:Glass utilisés dans les modules de télémétrie miniatures ont une énergie d'impulsion comprise entre 0,1 et 1 mJ. Pour les désignateurs de cibles à longue portée, une énergie de 5 à 20 mJ est généralement requise, tandis que les systèmes militaires ou industriels peuvent dépasser 30 mJ, utilisant souvent des structures d'amplification à double tige ou à plusieurs étages pour atteindre une puissance de sortie plus élevée.
Une énergie d'impulsion plus élevée se traduit généralement par de meilleures performances de détection, notamment dans des conditions difficiles telles que des signaux de retour faibles ou des interférences environnementales à longue portée.
3. Facteurs influençant l'énergie d'impulsion
①Performances de la pompe
Les lasers Er:Glass sont généralement pompés par des diodes laser (LD) ou des lampes flash. Les LD offrent un rendement et une compacité supérieurs, mais exigent un contrôle précis de la température et du circuit de commande.
②Concentration de dopage et longueur de la tige
Différents matériaux hôtes comme Er:YSGG ou Er:Yb:Verre varient dans leurs niveaux de dopage et leurs longueurs de gain, ce qui a un impact direct sur la capacité de stockage d'énergie.
③Technologie de commutation Q
La commutation Q passive (par exemple, avec des cristaux Cr:YAG) simplifie la structure mais offre une précision de contrôle limitée. La commutation Q active (par exemple, avec des cellules de Pockels) offre une stabilité et un contrôle de l'énergie supérieurs.
④Gestion thermique
À des énergies d'impulsion élevées, une dissipation thermique efficace de la tige laser et de la structure du dispositif est essentielle pour garantir la stabilité et la longévité du rendement.
4. Adaptation de l'énergie d'impulsion aux scénarios d'application
Le choix du transmetteur laser Er:Glass adapté dépend fortement de l'application prévue. Voici quelques cas d'utilisation courants et les recommandations correspondantes en matière d'énergie d'impulsion :
①Télémètres laser portables
Caractéristiques : compact, faible consommation, mesures à courte portée et haute fréquence
Énergie d'impulsion recommandée : 0,5–1 mJ
②Télémétrie par drone / Évitement d'obstacles
Caractéristiques : portée moyenne à longue, réponse rapide, légèreté
Énergie d'impulsion recommandée : 1–5 mJ
③Désignateurs de cibles militaires
Caractéristiques : forte pénétration, forte résistance aux interférences, guidage de frappe à longue portée
Énergie d'impulsion recommandée : 10–30 mJ
④Systèmes LiDAR
Caractéristiques : fréquence de répétition élevée, génération de nuages de points ou de numérisation
Énergie d'impulsion recommandée : 0,1–10 mJ
5. Tendances futures : Emballages haute énergie et compacts
Grâce aux progrès constants réalisés dans les technologies de dopage du verre, les structures de pompage et les matériaux thermiques, les émetteurs laser Er:Verre évoluent vers une combinaison de haute énergie, de fréquence de répétition élevée et de miniaturisation. Par exemple, les systèmes intégrant une amplification multi-étages avec des conceptions à commutation Q active peuvent désormais délivrer plus de 30 mJ par impulsion tout en conservant un format compact.—Idéal pour les mesures à longue portée et les applications de défense à haute fiabilité.
6. Conclusion
L'énergie d'impulsion est un indicateur de performance clé pour évaluer et sélectionner les émetteurs laser Er:Glass en fonction des exigences de l'application. Avec l'évolution constante des technologies laser, les utilisateurs peuvent obtenir une puissance de sortie plus élevée et une portée accrue dans des dispositifs plus compacts et plus économes en énergie. Pour les systèmes exigeant une longue portée, une sécurité oculaire et une fiabilité opérationnelle optimales, il est essentiel de comprendre et de choisir la plage d'énergie d'impulsion appropriée afin de maximiser l'efficacité et la valeur du système.
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Date de publication : 28 juillet 2025