شرکت فناوری لومیس‌اسپات (Lumispot Technology Co., Ltd.)، بر اساس سال‌ها تحقیق و توسعه، با موفقیت یک لیزر پالسی کوچک و سبک با انرژی ۸۰ میلی‌ژول، فرکانس تکرار ۲۰ هرتز و طول موج ۱.۵۷ میکرومتر (برای چشم انسان بی‌خطر است) را توسعه داد. این نتیجه تحقیقاتی با افزایش راندمان مکالمه KTP-OPO و بهینه‌سازی خروجی ماژول لیزر دیودی منبع پمپ حاصل شد. طبق نتایج آزمایش، این لیزر با عملکرد عالی، نیاز به دمای کاری گسترده از ۴۵- درجه سانتیگراد تا ۶۵ درجه سانتیگراد را برآورده می‌کند و به سطح پیشرفته در چین می‌رسد.
فاصله‌یاب لیزری پالسی، ابزاری برای اندازه‌گیری فاصله است که با استفاده از پالس لیزر هدایت‌شده به سمت هدف، دارای مزایایی مانند توانایی مسافت‌یابی با دقت بالا، توانایی ضد تداخل قوی و ساختار جمع‌وجور می‌باشد. این محصول به‌طور گسترده در اندازه‌گیری‌های مهندسی و سایر زمینه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. این روش مسافت‌یابی لیزری پالسی، بیشترین کاربرد را در اندازه‌گیری مسافت‌های طولانی دارد. در این فاصله‌یاب مسافت طولانی، ترجیحاً از لیزر حالت جامد با انرژی بالا و زاویه پراکندگی پرتو کوچک استفاده می‌شود که از فناوری سوئیچینگ Q برای خروجی پالس‌های لیزری نانوثانیه‌ای استفاده می‌کند.
روندهای مربوط به فاصله‌یاب لیزری پالسی به شرح زیر است:
(1) فاصله‌یاب لیزری ایمن برای چشم انسان: نوسانگر پارامتری نوری 1.57um به تدریج جایگزین فاصله‌یاب لیزری سنتی با طول موج 1.06um در اکثر زمینه‌های فاصله‌یابی می‌شود.
(2) فاصله‌یاب لیزری از راه دور مینیاتوری با اندازه‌ی کوچک و وزن سبک.
با بهبود عملکرد سیستم‌های تشخیص و تصویربرداری، به فاصله‌یاب‌های لیزری از راه دور که قادر به اندازه‌گیری اهداف کوچک با مساحت 0.1 متر مربع در طول 20 کیلومتر باشند، نیاز است. بنابراین، مطالعه‌ی فاصله‌یاب لیزری با کارایی بالا ضروری است.
در سال‌های اخیر، شرکت Lumispot Tech تلاش‌های خود را صرف تحقیق، طراحی، تولید و فروش لیزر حالت جامد با طول موج ۱.۵۷ میکرومتر و ایمن برای چشم، با زاویه پراکندگی پرتو کوچک و عملکرد عملیاتی بالا کرده است.
اخیراً، شرکت Lumispot Tech، یک لیزر خنک‌شونده با هوا با طول موج ۱.۵۷ میکرومتر و ایمن برای چشم، با توان پیک بالا و ساختار جمع‌وجور طراحی کرده است که ناشی از تقاضای عملی در تحقیقات مربوط به مسافت‌یاب لیزری کوچک‌سازی‌شده در فواصل دور است. پس از آزمایش، این لیزر چشم‌انداز کاربرد گسترده‌ای را نشان می‌دهد، عملکرد عالی، سازگاری قوی با محیط در طیف وسیعی از دمای کاری از ۴۰- تا ۶۵ درجه سانتیگراد دارد.
از طریق معادله زیر، با مقدار ثابت مرجع دیگر، با بهبود توان خروجی اوج و کاهش زاویه پراکندگی پرتو، می‌توان فاصله اندازه‌گیری فاصله‌یاب را بهبود بخشید. در نتیجه، دو عامل: مقدار توان خروجی اوج و زاویه پراکندگی پرتو کوچک، لیزر ساختار فشرده با عملکرد خنک‌شونده با هوا، بخش کلیدی تعیین‌کننده توانایی اندازه‌گیری فاصله‌ی یک فاصله‌یاب خاص است.
بخش کلیدی برای تحقق لیزر با طول موج ایمن برای چشم انسان، تکنیک نوسانگر پارامتری نوری (OPO) است، که شامل گزینه کریستال غیرخطی، روش تطبیق فاز و طراحی ساختار داخلی OPO می‌شود. انتخاب کریستال غیرخطی به ضریب غیرخطی بزرگ، آستانه مقاومت بالا در برابر آسیب، خواص شیمیایی و فیزیکی پایدار و تکنیک‌های رشد بالغ و غیره بستگی دارد، تطبیق فاز باید در اولویت قرار گیرد. یک روش تطبیق فاز غیر بحرانی با زاویه پذیرش بزرگ و زاویه خروج کوچک انتخاب کنید. ساختار حفره OPO باید بر اساس تضمین قابلیت اطمینان، راندمان و کیفیت پرتو را در نظر بگیرد. منحنی تغییر طول موج خروجی KTP-OPO با زاویه تطبیق فاز، هنگامی که θ=90° باشد، نور سیگنال می‌تواند دقیقاً لیزر ایمن برای چشم انسان را تولید کند. بنابراین، کریستال طراحی شده در یک طرف برش داده می‌شود، تطبیق زاویه از θ=90°، φ=0° استفاده می‌شود، یعنی استفاده از روش تطبیق کلاس، زمانی که ضریب غیرخطی موثر کریستال بزرگترین است و هیچ اثر پراکندگی وجود ندارد.
بر اساس بررسی جامع موضوع فوق، همراه با سطح توسعه تکنیک و تجهیزات لیزر داخلی فعلی، راه حل فنی بهینه سازی عبارت است از: OPO از طراحی KTP-OPO دو حفره‌ای با تطبیق فاز خارجی غیر بحرانی کلاس II استفاده می‌کند؛ 2 KTP-OPO به صورت عمودی در یک ساختار پشت سر هم قرار گرفته‌اند تا راندمان تبدیل و قابلیت اطمینان لیزر را بهبود بخشند، همانطور که در شکل نشان داده شده است.شکل ۱بالا.
منبع پمپ، آرایه لیزری نیمه‌هادی خنک‌شده رسانای خود-تحقیق و توسعه‌یافته است که دارای چرخه وظیفه حداکثر ۲٪، توان اوج ۱۰۰ وات برای تک میله و توان کاری کل ۱۲۰۰۰ وات می‌باشد. منشور زاویه قائمه، آینه تمام بازتابنده مسطح و قطبشگر، یک حفره رزونانس خروجی کوپل شده با قطبش تاشده را تشکیل می‌دهند و منشور زاویه قائمه و صفحه موج برای دستیابی به خروجی کوپل لیزری ۱۰۶۴ نانومتر مورد نظر چرخانده می‌شوند. روش مدولاسیون Q یک مدولاسیون Q الکترواپتیکی فعال تحت فشار بر اساس کریستال KDP است.
شکل ۱دو کریستال KTP که به صورت سری به هم متصل شده‌اند
در این معادله، Prec کوچکترین توان کار قابل تشخیص است؛
پوت (Pout) حداکثر مقدار خروجی توان کار است؛
D دیافراگم سیستم نوری گیرنده است.
t ضریب عبور سیستم نوری است؛
θ زاویه پراکندگی پرتو ساطع کننده لیزر است؛
r نرخ بازتاب از هدف است؛
A سطح مقطع معادل هدف است؛
R بزرگترین محدوده اندازه‌گیری است؛
σ ضریب جذب اتمسفری است.
شکل ۲: ماژول آرایه میله‌ای قوسی شکل از طریق خود-توسعه‌ای،
با میله کریستالی YAG در وسط.
شکل ۲پشته‌های میله‌ای قوسی شکل هستند که میله‌های کریستالی YAG را به عنوان محیط لیزر درون ماژول با غلظت ۱٪ قرار می‌دهند. برای حل تناقض بین حرکت جانبی لیزر و توزیع متقارن خروجی لیزر، از توزیع متقارن آرایه LD با زاویه ۱۲۰ درجه استفاده شد. منبع پمپ، طول موج ۱۰۶۴ نانومتر است، دو ماژول میله‌ای آرایه‌ای منحنی ۶۰۰۰ واتی در پمپاژ پشت سر هم نیمه‌هادی سری. انرژی خروجی ۰-۲۵۰ میلی‌ژول با پهنای پالس حدود ۱۰ نانوثانیه و فرکانس سنگین ۲۰ هرتز است. از یک حفره تا شده استفاده می‌شود و لیزر با طول موج ۱.۵۷ میکرومتر پس از یک کریستال غیرخطی KTP پشت سر هم خروجی می‌شود.
نمودار ۳طراحی ابعادی لیزر پالسی با طول موج 1.57um
نمودار ۴تجهیزات نمونه‌برداری لیزر پالسی با طول موج ۱.۵۷ میکرومتر
نمودار ۵:خروجی ۱.۵۷ میکرومتر
نمودار ۶:راندمان تبدیل منبع پمپ
تطبیق اندازه‌گیری انرژی لیزر برای اندازه‌گیری توان خروجی دو نوع طول موج. طبق نمودار نشان داده شده در زیر، نتیجه مقدار انرژی، مقدار متوسط کار تحت فرکانس 20 هرتز با دوره کاری 1 دقیقه بود. در میان آنها، انرژی تولید شده توسط لیزر با طول موج 1.57um با تغییر در رابطه با انرژی منبع پمپ با طول موج 1064 نانومتر، تغییر می‌کند. هنگامی که انرژی منبع پمپ برابر با 220 میلی‌ژول باشد، انرژی خروجی لیزر با طول موج 1.57um قادر به دستیابی به 80 میلی‌ژول با نرخ تبدیل تا 35٪ است. از آنجایی که نور سیگنال OPO تحت تأثیر چگالی توان خاصی از نور فرکانس پایه تولید می‌شود، مقدار آستانه آن بالاتر از مقدار آستانه نور فرکانس پایه 1064 نانومتر است و انرژی خروجی آن پس از اینکه انرژی پمپاژ از مقدار آستانه OPO فراتر رود، به سرعت افزایش می‌یابد. رابطه بین انرژی خروجی و بازده OPO با انرژی خروجی نور فرکانس پایه در شکل نشان داده شده است، که از آن می‌توان دریافت که بازده تبدیل OPO می‌تواند تا 35٪ برسد.
در نهایت، می‌توان به خروجی پالس لیزر با طول موج ۱.۵۷ میکرومتر با انرژی بیشتر از ۸۰ میلی‌ژول و پهنای پالس لیزر ۸.۵ نانوثانیه دست یافت. زاویه واگرایی پرتو لیزر خروجی از طریق بسط‌دهنده پرتو لیزر ۰.۳ میلی‌رادیان است. شبیه‌سازی‌ها و تحلیل‌ها نشان می‌دهد که قابلیت اندازه‌گیری برد یک فاصله‌یاب لیزری پالسی با استفاده از این لیزر می‌تواند از ۳۰ کیلومتر فراتر رود.
| طول موج | ۱۵۷۰±۵ نانومتر |
| فرکانس تکرار | ۲۰ هرتز |
| زاویه پراکندگی پرتو لیزر (گسترش پرتو) | 0.3-0.6 میلی‌راد |
| عرض پالس | ۸.۵ نانوثانیه |
| انرژی پالس | ۸۰ میلی‌ژول |
| ساعات کاری مداوم | ۵ دقیقه |
| وزن | ≤1.2 کیلوگرم |
| دمای کار | -40℃~65℃ |
| دمای نگهداری | -50℃~65℃ |
علاوه بر بهبود سرمایه‌گذاری در تحقیق و توسعه فناوری خود، تقویت ساختار تیم تحقیق و توسعه و تکمیل سیستم نوآوری تحقیق و توسعه فناوری، Lumispot Tech همچنین به طور فعال با مؤسسات تحقیقاتی خارجی در زمینه تحقیقات صنعتی-دانشگاهی همکاری می‌کند و رابطه همکاری خوبی با متخصصان مشهور صنعت داخلی برقرار کرده است. فناوری اصلی و اجزای کلیدی به طور مستقل توسعه یافته‌اند، تمام اجزای کلیدی به طور مستقل توسعه و تولید شده‌اند و همه دستگاه‌ها بومی‌سازی شده‌اند. Bright Source Laser همچنان در حال تسریع سرعت توسعه فناوری و نوآوری است و به معرفی ماژول‌های مسافت‌یاب لیزری کم‌هزینه‌تر و قابل اعتمادتر برای ایمنی چشم انسان ادامه خواهد داد تا تقاضای بازار را برآورده کند.
زمان ارسال: ۲۱ ژوئن ۲۰۲۳