تحليل التردد لأجهزة إرسال ليزر الإربيوم الزجاجي

في الأنظمة البصرية مثل تحديد المدى بالليزر، وتقنية الليدار، والتعرف على الأهداف، تُستخدم أجهزة إرسال ليزر الإربيوم الزجاجي على نطاق واسع في التطبيقات العسكرية والمدنية على حد سواء، وذلك لسلامتها للعين وموثوقيتها العالية. بالإضافة إلى طاقة النبضة، يُعد معدل التكرار (التردد) معيارًا حاسمًا لتقييم الأداء، إذ يؤثر على الليزر.'سرعة الاستجابة، وكثافة جمع البيانات، وترتبط ارتباطًا وثيقًا بالإدارة الحرارية، وتصميم مصدر الطاقة، واستقرار النظام.

1. ما هو تردد الليزر؟

يشير تردد الليزر إلى عدد النبضات المنبعثة في وحدة الزمن، ويُقاس عادةً بالهرتز (Hz) أو الكيلوهرتز (kHz). ويُعرف أيضاً بمعدل التكرار، وهو مؤشر أداء رئيسي لأجهزة الليزر النبضية.
على سبيل المثال: 1 هرتز = نبضة ليزر واحدة في الثانية، 10 كيلوهرتز = 10000 نبضة ليزر في الثانية. تعمل معظم ليزرات الإربيوم الزجاجي في وضع النبضات، ويرتبط ترددها ارتباطًا وثيقًا بشكل الموجة الخارجة، وأخذ عينات النظام، ومعالجة صدى الهدف.

2. نطاق التردد الشائع لأشعة الليزر المصنوعة من زجاج الإربيوم

حسب نوع الليزر'بفضل متطلبات التصميم الهيكلي والتطبيق، يمكن لأجهزة إرسال ليزر الإربيوم الزجاجي العمل بدءًا من وضع اللقطة الواحدة (بتردد منخفض يصل إلى 1 هرتز) وصولًا إلى عشرات الكيلوهرتز. تدعم الترددات الأعلى المسح السريع والتتبع المستمر وجمع البيانات بكثافة، ولكنها تفرض أيضًا متطلبات أعلى على استهلاك الطاقة والإدارة الحرارية وعمر الليزر.

3. العوامل الرئيسية المؤثرة على معدل التكرار

①تصميم مصدر المضخة ووحدة التغذية الكهربائية

يجب أن تدعم مصادر ضخ ليزر الديود (LD) التعديل عالي السرعة وتوفر طاقة مستقرة. كما يجب أن تكون وحدات الطاقة سريعة الاستجابة وفعالة للغاية للتعامل مع دورات التشغيل والإيقاف المتكررة.

٢إدارة الحرارة

كلما زاد التردد، زادت الحرارة المتولدة في وحدة الزمن. وتساعد المشتتات الحرارية الفعالة، وأنظمة التحكم في درجة الحرارة الكهروحرارية، أو هياكل التبريد ذات القنوات الدقيقة، في الحفاظ على استقرار الأداء وإطالة عمر الجهاز.

③طريقة التبديل Q

يُعد التبديل السلبي Q (على سبيل المثال، باستخدام بلورات Cr:YAG) مناسبًا بشكل عام لأجهزة الليزر منخفضة التردد، بينما يُمكّن التبديل النشط Q (على سبيل المثال، باستخدام المعدلات الصوتية الضوئية أو الكهروضوئية مثل خلايا بوكلز) من التشغيل بتردد أعلى مع تحكم قابل للبرمجة.

④تصميم الوحدة

تضمن تصميمات رؤوس الليزر المدمجة والموفرة للطاقة الحفاظ على طاقة النبض حتى عند 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 لتحديد المدى بالليزر بعيد المدى وتحديد الأهداف، حيث يعتبر الاختراق واستقرار الطاقة أمراً أساسياً.

٢وضع التردد المتوسط ​​والطاقة المتوسطة (50–500 هرتز)

مناسب لتحديد المدى الصناعي والملاحة والأنظمة ذات متطلبات التردد المعتدلة.

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

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

5. الاتجاهات التكنولوجية

مع استمرار تقدم دمج الليزر، يتطور الجيل التالي من أجهزة إرسال ليزر الإربيوم والزجاج في الاتجاهات التالية:

①الجمع بين معدلات تكرار أعلى وإنتاج ثابت
٢القيادة الذكية والتحكم الديناميكي في التردد
③تصميم خفيف الوزن ومنخفض استهلاك الطاقة
④بنية تحكم مزدوجة لكل من التردد والطاقة، مما يتيح تبديل الوضع المرن (على سبيل المثال، المسح/التركيز/التتبع).

6. الخاتمة

يُعد تردد التشغيل معيارًا أساسيًا في تصميم واختيار أجهزة إرسال ليزر الإربيوم الزجاجي. فهو لا يحدد كفاءة جمع البيانات وتغذية النظام الراجعة فحسب، بل يؤثر أيضًا بشكل مباشر على إدارة الحرارة وعمر الليزر. بالنسبة للمطورين، يُعد فهم التوازن بين التردد والطاقة أمرًا بالغ الأهمية.—واختيار المعايير التي تناسب التطبيق المحدد—يُعدّ ذلك مفتاحاً أساسياً لتحسين أداء النظام.

لا تتردد في الاتصال بنا لمعرفة المزيد عن مجموعتنا الواسعة من منتجات أجهزة إرسال الليزر المصنوعة من زجاج الإربيوم (Er:Glass) بترددات ومواصفات متنوعة.'نحن هنا لمساعدتك في تلبية احتياجاتك المهنية في مجالات تحديد المدى، وتقنية LiDAR، والملاحة، والتطبيقات الدفاعية.