Lumispot Technology Co., Ltd.は、長年の研究開発に基づいて、エネルギー80mJ、繰り返し周波数20Hz、人間の目に安全な波長1.57μmの小型軽量パルスレーザーの開発に成功しました。この研究成果は、KTP-OPOの会話効率の向上と励起光源ダイオードレーザーモジュールの出力の最適化により達成されました。テスト結果によると、このレーザーは-45℃から65℃までの幅広い使用温度要件を優れた性能で満たし、中国の先進レベルに達しています。
パルスレーザー距離計は、ターゲットに向けて照射されるレーザーパルスを利用した距離測定器で、高精度の測距能力、強力な耐干渉能力、コンパクトな構造などのメリットを備えています。工学計測などの分野で幅広く使用されています。このパルスレーザー測距方法は、長距離測定の用途で最も広く使用されています。この長距離距離計では、Qスイッチング技術を使用してナノ秒レーザーパルスを出力する、高エネルギーでビーム散乱角が小さい固体レーザーを選択することがより好ましい。
パルスレーザー距離計の関連傾向は次のとおりです。
(1) 人間の目に安全なレーザー距離計: 1.57um 光パラメトリック発振器は、ほとんどの測距分野で従来の 1.06um 波長レーザー距離計の地位を徐々に置き換えています。
(2) 小型軽量化を実現した小型リモートレーザー距離計。
検出および画像システムの性能の向上に伴い、0.1平方メートルの小さなターゲットを20 kmにわたって測定できるリモートレーザー距離計が必要です。このため、高性能レーザー距離計の研究が急務となっている。
近年、Lumispot Techは、ビーム散乱角が小さく、高い動作性能を備えた波長1.57μmのアイセーフ固体レーザーの研究、設計、製造、販売に力を入れています。
最近、Lumispot Techは、長距離レーザー距離計の小型化研究における実用的な需要から、高いピークパワーとコンパクトな構造を備えたアイセーフ波長1.57umの空冷レーザーを設計しました。実験後、このレーザーは幅広い性能を示しました。アプリケーションの見通し、優れた性能、摂氏-40度から65度までの広い範囲の使用温度下での強力な環境適応性を備えています。
次の式により、他の基準の固定量を使用して、ピーク出力パワーを向上させ、ビーム散乱角を減少させることにより、距離計の測定距離を向上させることができます。その結果、ピーク出力の値と小さなビーム散乱角の2つの要素、空冷機能を備えた小型構造レーザーが、特定の距離計の距離測定能力を決定する重要な部分であることがわかりました。
人間の目に安全な波長のレーザーを実現するための重要な部分は、非線形結晶、位相整合法、OPO 内部構造設計のオプションを含む光パラメトリック発振器 (OPO) 技術です。非線形結晶の選択は、大きな非線形係数、高い損傷耐性閾値、安定した化学的および物理的特性、成熟した成長技術などに依存し、位相整合を優先する必要があります。受光角が大きく、出発角が小さい、重要ではない位相整合方法を選択します。OPOキャビティ構造は、信頼性の確保に基づいて効率とビーム品質を考慮する必要があります。位相整合角によるKTP-OPO出力波長の変化曲線は、θ=90°の場合、信号光は正確に人間の目に安全に出力できます。レーザ。したがって、設計された結晶は片側に沿って切断され、結晶の実効非線形係数が最大で分散効果がない場合、角度マッチングはθ=90°、φ=0°、つまりクラスマッチング法を使用します。 。
上記の問題を総合的に考慮し、現在の国内レーザー技術および装置の開発レベルと組み合わせた最適化技術ソリューションは次のとおりです。 OPO は、クラス II の非臨界位相整合外部共振器デュアル共振器 KTP-OPO を採用します。デザイン;2 つの KTP-OPO はタンデム構造で垂直に入射し、図に示すように変換効率とレーザーの信頼性を向上させます。図1その上。
ポンプ源は自己研究により開発された導電性冷却半導体レーザーアレイで、デューティサイクルは最大2%、単一バーのピークパワーは100W、総動作パワーは12,000Wです。直角プリズム、平面全反射ミラー、および偏光子は、折り曲げ偏光結合出力共振空洞を形成し、直角プリズムと波長板を回転させて、目的の 1064 nm レーザー結合出力を取得します。Q 変調方式は、KDP 結晶に基づく加圧アクティブ電気光学 Q 変調です。
図1直列に接続された 2 つの KTP 結晶
この式において、Prec は検出可能な最小仕事量です。
Pout は仕事力のピーク出力値です。
Ｄは受光光学系の絞りである。
t は光学系の透過率です。
θ はレーザーの放射ビーム散乱角です。
r はターゲットの反射率です。
A は目標の等価断面積です。
R は最大測定範囲です。
σ は大気吸収係数です。
図2: 自社開発による円弧状バーアレイモジュール、
真ん中にYAGクリスタルロッドが入っています。
の図2は円弧状のバースタックで、モジュール内部にレーザー媒質としてYAG結晶ロッドを1%の濃度で配置しています。横方向のレーザーの動きとレーザー出力の対称分布の間の矛盾を解決するために、120 度の角度での LD アレイの対称分布が使用されました。ポンプ源は 1064nm の波長で、2 つの 6000W カーブ アレイ バー モジュールを直列に接続した半導体タンデム ポンプです。出力エネルギーは0～250mJで、パルス幅は約10ns、高周波は20Hzです。折り返しキャビティが使用され、タンデム KTP 非線形結晶の後に波長 1.57 μm レーザーが出力されます。
グラフ3波長1.57umパルスレーザーの寸法図
グラフ4：波長1.57umパルスレーザーサンプル装置
グラフ5:1.57μm出力
グラフ6:ポンプ源の変換効率
レーザーエネルギー測定を採用し、2種類の波長の出力パワーをそれぞれ測定します。以下のグラフによると、エネルギー値の結果は、20Hz で 1 分間の動作時間で動作した平均値です。このうち、波長 1.57um のレーザーで発生するエネルギーは、波長 1064nm の励起光源のエネルギーとの関係で必然的に変化します。ポンプ源のエネルギーが 220mJ に等しい場合、1.57um 波長レーザーの出力エネルギーは 80mJ に達し、変換率は最大 35% になります。OPO信号光は、基本周波数光の一定のパワー密度の作用を受けて生成されるため、その閾値は1064nmの基本周波数光の閾値よりも高く、励起エネルギーがOPO閾値を超えると出力エネルギーが急激に増加します。 。基本周波数光出力エネルギーによる OPO 出力エネルギーと効率の関係を図に示します。OPO の変換効率は最大 35% に達することがわかります。
最終的に、80mJを超えるエネルギーと8.5nsのレーザーパルス幅を備えた1.57μmの波長レーザーパルス出力を達成することができます。レーザービームエキスパンダを通した出力レーザービームの発散角は0.3mradです。シミュレーションと分析により、このレーザーを使用したパルスレーザー距離計の距離測定能力は 30km を超える可能性があることが示されています。
| 波長 | 1570±5nm |
| 繰り返し周波数 | 20Hz |
| レーザー光の散乱角（ビームの広がり） | 0.3～0.6mrad |
| パルス幅 | 8.5ns |
| パルスエネルギー | 80mJ |
| 連続労働時間 | 5分 |
| 重さ | ≤1.2kg |
| 作業温度 | -40℃～65℃ |
| 保管温度 | -50℃～65℃ |
Lumispot Techは、自社の技術研究開発投資を改善し、研究開発チームの構築を強化し、技術研究開発革新システムを完成させることに加えて、産学研究において外部研究機関と積極的に協力し、優れた協力関係を確立しています。国内の著名な業界専門家。コア技術と主要コンポーネントは独立して開発され、すべての主要コンポーネントは独立して開発および製造され、すべてのデバイスはローカライズされています。Bright Source Laser は現在も技術開発と革新のペースを加速しており、市場の需要を満たすために、より低コストで信頼性の高い人間の目に安全なレーザー距離計モジュールを引き続き導入していきます。
投稿日時: 2023 年 6 月 21 日