طاقة النبض لـ Er: أجهزة إرسال الليزر الزجاجية

في مجالات قياس المسافات بالليزر، وتحديد الأهداف، والليدار، أصبحت أجهزة إرسال ليزر Er:Glass من ليزرات الحالة الصلبة متوسطة الأشعة تحت الحمراء شائعة الاستخدام، نظرًا لسلامتها الممتازة على العين وتصميمها المدمج. ومن بين معايير أدائها، تلعب طاقة النبضة دورًا حاسمًا في تحديد قدرة الكشف، وتغطية المدى، واستجابة النظام بشكل عام. تقدم هذه المقالة تحليلًا متعمقًا لطاقة النبضة لأجهزة إرسال ليزر Er:Glass.

1. ما هي طاقة النبض؟

طاقة النبضة هي كمية الطاقة المنبعثة من الليزر في كل نبضة، وتُقاس عادةً بالملي جول (mJ). وهي حاصل ضرب طاقة الذروة في مدة النبضة: E = P_قمة×τحيث: E هي طاقة النبضة، P_قمة هي ذروة القوة،τ هو عرض النبضة.

بالنسبة لليزر Er:Glass النموذجي الذي يعمل عند 1535 نانومتر—طول موجي في نطاق الأمان للعين من الفئة 1—يمكن تحقيق طاقة نبضية عالية مع الحفاظ على السلامة، مما يجعلها مناسبة بشكل خاص للتطبيقات المحمولة والخارجية.

2. نطاق طاقة النبض لـ Er: الليزر الزجاجي

اعتمادًا على التصميم وطريقة المضخة والتطبيق المقصود، توفر أجهزة إرسال الليزر Er:Glass التجارية طاقة نبضة واحدة تتراوح من عشرات الميكروجول (μج) إلى عدة عشرات من الملي جول (mJ).

عمومًا، يتراوح نطاق طاقة نبضات أجهزة إرسال الليزر Er:Glass المستخدمة في وحدات تحديد المدى المصغرة بين 0.1 و1 مللي جول. أما بالنسبة لمحددات الأهداف بعيدة المدى، فعادةً ما يتطلب الأمر طاقة تتراوح بين 5 و20 مللي جول، بينما قد تتجاوز الأنظمة العسكرية أو الصناعية 30 مللي جول، وغالبًا ما تستخدم هياكل تضخيم ثنائية القضبان أو متعددة المراحل لتحقيق خرج أعلى.

تؤدي طاقة النبضة الأعلى عمومًا إلى أداء أفضل للكشف، وخاصةً في ظل الظروف الصعبة مثل إشارات العودة الضعيفة أو التداخل البيئي على مسافات طويلة.

3. العوامل المؤثرة على طاقة النبض

①أداء مصدر المضخة

عادةً ما تُضخّ ليزرات الزجاج بواسطة ثنائيات الليزر (LDs) أو مصابيح الفلاش. تُوفّر ثنائيات الليزر كفاءةً وصغرًا أعلى، لكنها تتطلّب تحكمًا دقيقًا في الحرارة ودائرة التشغيل.

②تركيز المنشطات وطول القضيب

تختلف المواد المضيفة المختلفة مثل Er:YSGG أو Er:Yb:Glass في مستويات المنشطات وأطوال المكسب، مما يؤثر بشكل مباشر على سعة تخزين الطاقة.

③تقنية Q-Switching

يُبسّط التبديل Q السلبي (مثلاً باستخدام بلورات الكروم: YAG) البنية، ولكنه يُقدّم دقة تحكم محدودة. أما التبديل Q النشط (مثلاً باستخدام خلايا بوكلز) فيوفر استقراراً وتحكماً أعلى في الطاقة.

④الإدارة الحرارية

عند طاقات النبض العالية، يعد تبديد الحرارة الفعال من قضيب الليزر وهيكل الجهاز أمرًا ضروريًا لضمان استقرار الإخراج وطول العمر.

4. مطابقة طاقة النبضة مع سيناريوهات التطبيق

يعتمد اختيار جهاز إرسال ليزر Er:Glass المناسب بشكل كبير على الاستخدام المقصود. فيما يلي بعض حالات الاستخدام الشائعة وتوصيات طاقة النبضة المقابلة:

①أجهزة تحديد المدى بالليزر المحمولة

المميزات: قياسات قصيرة المدى عالية التردد، منخفضة الطاقة، ومدمجة

طاقة النبض الموصى بها: 0.5-1 مللي جول

②تحديد مدى الطائرات بدون طيار / تجنب العوائق

المميزات: مدى متوسط ​​إلى طويل، استجابة سريعة، خفيف الوزن

طاقة النبض الموصى بها: 1-5 مللي جول

③مُحدِّدات الأهداف العسكرية

المميزات: اختراق عالي، مضاد قوي للتدخل، توجيه ضربة بعيدة المدى

طاقة النبض الموصى بها: 10-30 مللي جول

④أنظمة الليدار

الميزات: معدل تكرار مرتفع، المسح أو إنشاء سحابة النقاط

طاقة النبض الموصى بها: 0.1-10 مللي جول

5. الاتجاهات المستقبلية: التغليف عالي الطاقة والمدمج

مع التطورات المستمرة في تكنولوجيا التطعيم الزجاجي، وهياكل المضخات، والمواد الحرارية، تتطور أجهزة إرسال الليزر Er:Glass نحو الجمع بين الطاقة العالية، ومعدل التكرار العالي، والتصغير. على سبيل المثال، يمكن للأنظمة التي تدمج التضخيم متعدد المراحل مع تصميمات Q-switched النشطة الآن توفير أكثر من 30 مللي جول لكل نبضة مع الحفاظ على عامل الشكل المدمج.—مثالية للقياسات طويلة المدى وتطبيقات الدفاع عالية الموثوقية.

6. الخاتمة

تُعد طاقة النبضة مؤشر أداء رئيسيًا لتقييم واختيار أجهزة إرسال الليزر Er:Glass بناءً على متطلبات التطبيق. ومع استمرار تطور تقنيات الليزر، يُمكن للمستخدمين تحقيق إنتاج طاقة أعلى ومدى أوسع باستخدام أجهزة أصغر وأكثر كفاءة في استهلاك الطاقة. بالنسبة للأنظمة التي تتطلب أداءً طويل المدى، وسلامة العين، وموثوقية تشغيلية، يُعد فهم واختيار نطاق طاقة النبضة المناسب أمرًا بالغ الأهمية لتحقيق أقصى قدر من كفاءة النظام وقيمته.

إذا كنت'إذا كنت تبحث عن أجهزة إرسال ليزر عالية الأداء بتقنية Er:Glass، فلا تتردد في التواصل معنا. نوفر مجموعة متنوعة من الطرز بمواصفات طاقة نبضية تتراوح من 0.1 مللي جول إلى أكثر من 30 مللي جول، وهي مناسبة لمجموعة واسعة من التطبيقات في مجال قياس المسافات بالليزر، والليدار، وتحديد الأهداف.