Lumispot Technology Co., Ltd.، استنادًا إلى سنوات من البحث والتطوير، نجحت في تطوير ليزر نبضي صغير الحجم وخفيف الوزن بطاقة 80 مللي جول، تردد تكرار 20 هرتز وطول موجي آمن للعين البشرية يبلغ 1.57 ميكرومتر. تم تحقيق نتيجة البحث هذه من خلال زيادة كفاءة المحادثة لـ KTP-OPO وتحسين إخراج وحدة ليزر الصمام الثنائي مصدر المضخة. وفقاً لنتيجة الاختبار، فإن هذا الليزر يلبي متطلبات درجة حرارة العمل الواسعة من -45 درجة مئوية إلى 65 درجة مئوية مع أداء ممتاز، ليصل إلى المستوى المتقدم في الصين.
جهاز تحديد المدى بالليزر النبضي هو أداة قياس المسافة من خلال الاستفادة من نبض الليزر الموجه إلى الهدف، مع مزايا القدرة على تحديد المدى عالية الدقة، والقدرة القوية على مقاومة التداخل والهيكل المدمج. يستخدم المنتج على نطاق واسع في القياس الهندسي والمجالات الأخرى. تُستخدم طريقة تحديد المدى بالليزر النبضي هذه على نطاق واسع في تطبيق قياس المسافات الطويلة. في جهاز تحديد المدى للمسافات الطويلة هذا، من الأفضل اختيار ليزر الحالة الصلبة ذو الطاقة العالية وزاوية تشتت الشعاع الصغيرة، وذلك باستخدام تقنية Q-switching لإخراج نبضات ليزر النانو ثانية.
الاتجاهات ذات الصلة بجهاز تحديد المدى بالليزر النبضي هي كما يلي:
(1) محدد المدى بالليزر الآمن على العين البشرية: يحل المذبذب البارامتري البصري 1.57um محل جهاز تحديد المدى الليزري التقليدي ذو الطول الموجي 1.06um تدريجيًا في غالبية مجالات تحديد المدى.
(2) جهاز تحديد المدى بالليزر المصغر عن بعد ذو الحجم الصغير والوزن الخفيف.
مع تحسين أداء نظام الكشف والتصوير، هناك حاجة إلى أجهزة تحديد المدى بالليزر عن بعد قادرة على قياس أهداف صغيرة تبلغ مساحتها 0.1 متر مربع على مسافة 20 كيلومترًا. لذلك، من الضروري دراسة جهاز تحديد المدى بالليزر عالي الأداء.
في السنوات الأخيرة، بذلت شركة Lumispot Tech جهدًا في البحث والتصميم والإنتاج وبيع ليزر الحالة الصلبة الآمن للعين بطول موجة 1.57um مع زاوية تشتت الشعاع الصغيرة وأداء تشغيل عالي.
في الآونة الأخيرة، قامت شركة Lumispot Tech بتصميم ليزر مبرد بالهواء بطول موجي آمن للعين بطول 1.57 ميكرومتر مع طاقة ذروة عالية وهيكل مدمج، ناتج عن الطلب العملي في البحث عن جهاز تحديد المدى بالليزر للتصغير لمسافات طويلة. بعد التجربة، يُظهر هذا الليزر نطاقًا واسعًا آفاق التطبيق، تمتلك أداءً ممتازًا، وقدرة قوية على التكيف البيئي في ظل نطاق واسع من درجات حرارة العمل من -40 إلى 65 درجة مئوية،
من خلال المعادلة التالية، مع الكمية الثابتة للمرجع الآخر، من خلال تحسين طاقة الخرج القصوى وتقليل زاوية تشتت الشعاع، يمكن تحسين مسافة القياس لجهاز تحديد المدى. ونتيجة لذلك، فإن العاملين: قيمة طاقة الخرج القصوى وزاوية تشتت الشعاع الصغيرة ذات الهيكل المدمج بالليزر مع وظيفة تبريد الهواء هي الجزء الرئيسي الذي يحدد قدرة قياس المسافة لجهاز تحديد المدى المحدد.
الجزء الرئيسي لتحقيق الليزر بطول موجي آمن للعين البشرية هو تقنية المذبذب البارامتري البصري (OPO)، بما في ذلك خيار الكريستال غير الخطي، وطريقة مطابقة الطور وتصميم هيكل OPO الداخلي. يعتمد اختيار البلورة غير الخطية على المعامل غير الخطي الكبير، وعتبة مقاومة الضرر العالية، والخصائص الكيميائية والفيزيائية المستقرة وتقنيات النمو الناضجة وما إلى ذلك، ويجب أن تكون لمطابقة الطور الأسبقية. حدد طريقة مطابقة المرحلة غير الحرجة مع زاوية قبول كبيرة وزاوية مغادرة صغيرة؛ يجب أن يأخذ هيكل تجويف OPO في الاعتبار الكفاءة وجودة الشعاع على أساس ضمان الموثوقية. منحنى التغيير لطول موجة إخراج KTP-OPO مع زاوية مطابقة الطور، عندما تكون θ = 90 درجة، يمكن لضوء الإشارة إخراج العين البشرية بشكل آمن. الليزر. لذلك، يتم قطع البلورة المصممة على طول جانب واحد، ويتم استخدام مطابقة الزاوية θ=90°،φ=0°، أي استخدام طريقة مطابقة الفئة، عندما يكون المعامل غير الخطي الفعال البلوري هو الأكبر ولا يكون هناك تأثير تشتت .
استنادًا إلى دراسة شاملة للمشكلة المذكورة أعلاه، جنبًا إلى جنب مع مستوى تطوير تقنية ومعدات الليزر المحلية الحالية، فإن الحل الفني للتحسين هو: يعتمد OPO على تجويف خارجي غير حرج ومطابق للطور من الدرجة الثانية KTP-OPO تصميم؛ يتم عرض 2 KTP-OPOs عموديًا في بنية ترادفية لتحسين كفاءة التحويل وموثوقية الليزر كما هو موضح فيالشكل 1فوق.
مصدر المضخة هو مجموعة ليزر أشباه الموصلات المبردة الموصلة والمطورة ذاتيًا، مع دورة تشغيل تبلغ 2% على الأكثر، وقوة ذروة تبلغ 100 واط للشريط الفردي وقوة عمل إجمالية تبلغ 12000 واط. يشكل المنشور ذو الزاوية اليمنى والمرآة المستوية العاكسة بالكامل والمستقطب تجويفًا رنينًا للإخراج مقترنًا بالاستقطاب المطوي، ويتم تدوير المنشور ذو الزاوية اليمنى ولوحة الموجة للحصول على خرج اقتران الليزر المطلوب 1064 نانومتر. طريقة التعديل Q هي عبارة عن تعديل Q كهروضوئي نشط مضغوط يعتمد على بلورة KDP.
الشكل 1بلورات KTP متصلة على التوالي
في هذه المعادلة، Prec هي أصغر قوة عمل يمكن اكتشافها؛
العبوس هو قيمة إنتاج الذروة لقوة العمل.
D هي فتحة النظام البصري المستقبلة؛
t هو نفاذية النظام البصري.
θ هي زاوية تشتت شعاع الليزر.
r هو معدل انعكاس الهدف؛
A هي منطقة المقطع العرضي المكافئة للهدف؛
R هو أكبر نطاق قياس؛
σ هو معامل الامتصاص الجوي.
الشكل 2: وحدة المصفوفة الشريطية على شكل قوس من خلال التطوير الذاتي،
مع قضيب كريستال YAG في المنتصف.
الالشكل 2عبارة عن أكوام شريطية على شكل قوس، حيث يتم وضع قضبان YAG البلورية كوسيط ليزر داخل الوحدة، بتركيز 1%. لحل التناقض بين حركة الليزر الجانبية والتوزيع المتماثل لمخرجات الليزر، تم استخدام التوزيع المتماثل لمجموعة LD بزاوية 120 درجة. مصدر المضخة هو الطول الموجي 1064 نانومتر، ووحدتي شريط صفيف منحني بقدرة 6000 واط في سلسلة ضخ ترادفية لأشباه الموصلات. طاقة الخرج هي 0-250 مللي جول مع عرض نبضي حوالي 10ns وتردد ثقيل 20 هرتز. يتم استخدام تجويف مطوي، ويتم إخراج الليزر ذو الطول الموجي 1.57 ميكرومتر بعد بلورة KTP غير الخطية الترادفية.
الرسم البياني 3رسم الأبعاد لليزر النبضي ذو الطول الموجي 1.57um
الرسم البياني 4:1.57um معدات عينة الليزر النبضي الطول الموجي
الرسم البياني 5:إخراج 1.57 ميكرومتر
الرسم البياني 6:كفاءة التحويل لمصدر المضخة
تكييف قياس طاقة الليزر لقياس طاقة الخرج لنوعين من الطول الموجي على التوالي. وفقا للرسم البياني الموضح أدناه، كانت نتيجة قيمة الطاقة هي متوسط قيمة العمل تحت تردد 20 هرتز مع فترة عمل مدتها دقيقة واحدة. من بينها، الطاقة المولدة بواسطة الليزر الموجي 1.57um لها التغيير الناتج مع العلاقة بين طاقة مصدر مضخة الطول الموجي 1064 نانومتر. عندما تكون طاقة مصدر المضخة تساوي 220mJ، فإن طاقة الخرج لليزر ذو الطول الموجي 1.57um تكون قادرة على تحقيق 80mJ، مع معدل تحويل يصل إلى 35%. نظرًا لأن ضوء إشارة OPO يتم إنشاؤه تحت تأثير كثافة طاقة معينة لضوء التردد الأساسي، فإن قيمة العتبة أعلى من قيمة العتبة لضوء التردد الأساسي 1064 نانومتر، وتزداد طاقة الخرج بسرعة بعد أن تتجاوز طاقة الضخ قيمة عتبة OPO . يظهر الشكل العلاقة بين طاقة خرج OPO والكفاءة مع طاقة خرج ضوء التردد الأساسية، والتي يمكن من خلالها ملاحظة أن كفاءة تحويل OPO يمكن أن تصل إلى 35%.
وأخيرًا، يمكن تحقيق خرج نبضة ليزر بطول موجي 1.57μm مع طاقة أكبر من 80mJ وعرض نبضة ليزر يبلغ 8.5ns. زاوية الاختلاف لشعاع الليزر الناتج من خلال موسع شعاع الليزر هي 0.3mrad. تُظهر عمليات المحاكاة والتحليل أن قدرة قياس المدى لجهاز تحديد المدى بالليزر النبضي باستخدام هذا الليزر يمكن أن تتجاوز 30 كم.
| الطول الموجي | 1570±5 نانومتر |
| تردد التكرار | 20 هرتز |
| زاوية تشتت شعاع الليزر (تمدد الشعاع) | 0.3-0.6 مللي راد |
| عرض النبض | 8.5 نانو ثانية |
| طاقة النبض | 80 مللي جول |
| ساعات العمل المتواصلة | 5 دقائق |
| وزن | .21.2 كجم |
| درجة حرارة العمل | -40 درجة مئوية ~ 65 درجة مئوية |
| درجة حرارة التخزين | -50 درجة مئوية ~ 65 درجة مئوية |
بالإضافة إلى تحسين الاستثمار في البحث والتطوير التكنولوجي الخاص بها، وتعزيز بناء فريق البحث والتطوير وإكمال نظام ابتكار البحث والتطوير التكنولوجي، تتعاون Lumispot Tech أيضًا بنشاط مع مؤسسات البحث الخارجية في أبحاث الصناعة والجامعات، وأقامت علاقة تعاون جيدة مع خبراء الصناعة الشهيرة المحلية. تم تطوير التكنولوجيا الأساسية والمكونات الرئيسية بشكل مستقل، وتم تطوير وتصنيع جميع المكونات الرئيسية بشكل مستقل، وتم توطين جميع الأجهزة. لا يزال Bright Source Laser يعمل على تسريع وتيرة تطوير التكنولوجيا والابتكار، وسيستمر في تقديم وحدات تحديد المدى بالليزر منخفضة التكلفة وأكثر موثوقية لسلامة العين البشرية لتلبية طلب السوق.
وقت النشر: 21 يونيو 2023