تحليل الترددات لأجهزة إرسال الليزر Er:Glass

في الأنظمة البصرية، مثل قياس المسافات بالليزر، والليدار، والتعرف على الأهداف، تُستخدم أجهزة إرسال الليزر Er:Glass على نطاق واسع في التطبيقات العسكرية والمدنية نظرًا لسلامتها للعين وموثوقيتها العالية. بالإضافة إلى طاقة النبضة، يُعد معدل التكرار (التردد) معيارًا أساسيًا لتقييم الأداء. فهو يؤثر على الليزر.'سرعة الاستجابة، وكثافة اكتساب البيانات، وترتبط ارتباطًا وثيقًا بالإدارة الحرارية، وتصميم مصدر الطاقة، واستقرار النظام.

1. ما هو تردد الليزر؟

يشير تردد الليزر إلى عدد النبضات المنبعثة لكل وحدة زمنية، ويُقاس عادةً بالهرتز (Hz) أو الكيلوهرتز (kHz). يُعرف أيضًا بمعدل التكرار، وهو مؤشر أداء رئيسي لأجهزة الليزر النبضية.
على سبيل المثال: 1 هرتز = نبضة ليزر واحدة في الثانية، 10 كيلوهرتز = 10,000 نبضة ليزر في الثانية. تعمل معظم ليزرات Er:Glass في وضع النبضات، ويرتبط ترددها ارتباطًا وثيقًا بشكل الموجة الناتجة، وأخذ العينات من النظام، ومعالجة صدى الهدف.

2. النطاق الترددي الشائع لليزرات Er:Glass

اعتمادا على الليزر'بناءً على متطلبات التصميم الهيكلي والتطبيق، يمكن لمرسلات الليزر Er:Glass العمل من وضع اللقطة الواحدة (بتردد منخفض يصل إلى 1 هرتز) وحتى عشرات الكيلوهرتز. تدعم الترددات العالية المسح السريع والتتبع المستمر وجمع البيانات الكثيفة، ولكنها تفرض أيضًا متطلبات أعلى على استهلاك الطاقة والإدارة الحرارية وعمر الليزر.

3. العوامل الرئيسية المؤثرة على معدل التكرار

①تصميم مصدر المضخة وإمدادات الطاقة

يجب أن تدعم مصادر مضخات ثنائيات الليزر (LD) تعديل السرعة العالية وتوفر طاقة مستقرة. يجب أن تكون وحدات الطاقة عالية الاستجابة والكفاءة للتعامل مع دورات التشغيل والإيقاف المتكررة.

②الإدارة الحرارية

كلما ارتفع التردد، زادت الحرارة المُولَّدة لكل وحدة زمنية. تُساعد مشتتات الحرارة الفعّالة، أو نظام التحكم في درجة الحرارة TEC، أو هياكل التبريد الدقيقة على الحفاظ على استقرار الأداء وإطالة عمر الجهاز.

③طريقة التبديل Q

يعد التبديل السلبي Q (على سبيل المثال، باستخدام بلورات Cr:YAG) مناسبًا بشكل عام لليزر منخفض التردد، في حين يتيح التبديل النشط Q (على سبيل المثال، باستخدام منظمات صوتية بصرية أو كهربائية بصرية مثل خلايا Pockels) التشغيل بتردد أعلى مع التحكم القابل للبرمجة.

④تصميم الوحدة

تضمن تصميمات رؤوس الليزر المدمجة الموفرة للطاقة الحفاظ على طاقة النبضة حتى في الترددات العالية.

4. توصيات مطابقة التردد والتطبيق

تتطلب سيناريوهات التطبيق المختلفة ترددات تشغيل مختلفة. يُعد اختيار معدل التكرار المناسب أمرًا بالغ الأهمية لضمان الأداء الأمثل. فيما يلي بعض حالات الاستخدام الشائعة والتوصيات:

①وضع التردد المنخفض والطاقة العالية (1-20 هرتز)

مثالي لقياس مدى الليزر بعيد المدى وتحديد الأهداف، حيث يكون الاختراق واستقرار الطاقة هما الأساس.

②التردد المتوسط، وضع الطاقة المتوسطة (50-500 هرتز)

مناسب للقياسات الصناعية والملاحة والأنظمة ذات متطلبات التردد المعتدل.

③وضع التردد العالي والطاقة المنخفضة (>1 كيلو هرتز)

الأفضل لأنظمة LiDAR التي تتضمن مسح المصفوفات وتوليد سحابة النقاط والنمذجة ثلاثية الأبعاد.

5. الاتجاهات التكنولوجية

مع استمرار تقدم تكامل الليزر، يتطور الجيل التالي من أجهزة إرسال الليزر Er:Glass في الاتجاهات التالية:

①الجمع بين معدلات التكرار الأعلى والإنتاج المستقر
②القيادة الذكية والتحكم الديناميكي بالتردد
③تصميم خفيف الوزن ومنخفض استهلاك الطاقة
④عمارة التحكم المزدوج لكل من التردد والطاقة، مما يتيح التبديل المرن للوضع (على سبيل المثال، المسح/التركيز/التتبع)

6. الخاتمة

يُعد تردد التشغيل معيارًا أساسيًا في تصميم واختيار أجهزة إرسال الليزر Er:Glass. فهو لا يحدد كفاءة جمع البيانات وردود فعل النظام فحسب، بل يؤثر أيضًا بشكل مباشر على الإدارة الحرارية وعمر الليزر. بالنسبة للمطورين، يُعد فهم التوازن بين التردد والطاقة أمرًا بالغ الأهمية.—واختيار المعلمات التي تناسب التطبيق المحدد—هو المفتاح لتحسين أداء النظام.

لا تترددوا في التواصل معنا لمعرفة المزيد عن مجموعتنا الواسعة من أجهزة إرسال الليزر Er:Glass بترددات ومواصفات متنوعة.'نحن هنا لمساعدتك في تلبية احتياجاتك المهنية في تطبيقات تحديد المدى والليدار والملاحة والدفاع.