บริษัท Lumispot Technology Co., Ltd. ซึ่งทุ่มเทให้กับการวิจัยและพัฒนามาหลายปี ได้พัฒนาเลเซอร์พัลส์ขนาดเล็กและน้ำหนักเบาที่มีพลังงาน 80mJ ความถี่การทำซ้ำ 20 Hz และความยาวคลื่นที่ปลอดภัยต่อดวงตาของมนุษย์ที่ 1.57μm สำเร็จ ผลการวิจัยนี้ได้มาจากการเพิ่มประสิทธิภาพการสนทนาของ KTP-OPO และปรับปรุงเอาต์พุตของโมดูลเลเซอร์ไดโอดแหล่งปั๊มให้เหมาะสม จากผลการทดสอบ เลเซอร์นี้ตอบสนองความต้องการอุณหภูมิการทำงานที่กว้างตั้งแต่ -45 ℃ ถึง 65 ℃ ด้วยประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยม ซึ่งถึงระดับขั้นสูงในประเทศจีน
เครื่องวัดระยะแบบเลเซอร์พัลส์เป็นเครื่องมือวัดระยะทางโดยใช้เลเซอร์พัลส์ที่ส่งไปยังเป้าหมาย ซึ่งมีข้อดีคือสามารถวัดระยะได้อย่างแม่นยำ ป้องกันการรบกวนได้ดี และมีโครงสร้างที่กะทัดรัด ผลิตภัณฑ์นี้ใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านการวัดทางวิศวกรรมและสาขาอื่นๆ วิธีการวัดระยะแบบเลเซอร์พัลส์นี้ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในการวัดระยะไกล ในเครื่องวัดระยะระยะไกลนี้ ควรเลือกใช้เลเซอร์โซลิดสเตตที่มีพลังงานสูงและมุมกระเจิงของลำแสงเล็ก โดยใช้เทคโนโลยี Q-switching เพื่อส่งพัลส์เลเซอร์ระดับนาโนวินาที
แนวโน้มที่เกี่ยวข้องของเครื่องวัดระยะเลเซอร์แบบพัลส์มีดังต่อไปนี้:
(1) เครื่องวัดระยะเลเซอร์ที่ปลอดภัยต่อดวงตาของมนุษย์: ออสซิลเลเตอร์พาราเมตริกแบบออปติคอล 1.57 ไมโครเมตรกำลังค่อยๆ เข้ามาแทนที่เครื่องวัดระยะเลเซอร์ความยาวคลื่น 1.06 ไมโครเมตรแบบดั้งเดิมในสาขาการวัดระยะส่วนใหญ่
(2) เครื่องวัดระยะเลเซอร์ระยะไกลขนาดเล็กที่มีขนาดเล็กและน้ำหนักเบา
ด้วยการปรับปรุงประสิทธิภาพของระบบตรวจจับและถ่ายภาพ จึงจำเป็นต้องมีเครื่องวัดระยะเลเซอร์ระยะไกลที่สามารถวัดเป้าหมายขนาดเล็ก 0.1 ตร.ม. ในระยะ 20 กม. ดังนั้น การศึกษาเครื่องวัดระยะเลเซอร์ประสิทธิภาพสูงจึงมีความจำเป็นอย่างยิ่ง
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา Lumispot Tech ได้ทุ่มเทความพยายามในการวิจัย ออกแบบ ผลิต และจำหน่ายเลเซอร์โซลิดสเตตที่ปลอดภัยต่อดวงตาที่มีความยาวคลื่น 1.57 ไมโครเมตร ซึ่งมีมุมกระเจิงลำแสงเล็กและประสิทธิภาพการทำงานสูง
ล่าสุด Lumispot Tech ได้ออกแบบเลเซอร์ระบายความร้อนด้วยอากาศความยาวคลื่น 1.57 ไมโครเมตรที่ปลอดภัยต่อดวงตาพร้อมกำลังสูงสุดสูงและโครงสร้างที่กะทัดรัด ซึ่งเป็นผลมาจากความต้องการในทางปฏิบัติภายในการวิจัยเครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์ระยะไกลแบบย่อขนาด หลังจากการทดลอง เลเซอร์นี้แสดงให้เห็นถึงโอกาสในการนำไปใช้งานที่หลากหลาย มีประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยม ปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อมได้ดีภายใต้ช่วงอุณหภูมิการทำงานที่กว้างตั้งแต่ -40 ถึง 65 องศาเซลเซียส
จากสมการต่อไปนี้ โดยใช้ปริมาณอ้างอิงอื่น ๆ คงที่ โดยการปรับปรุงกำลังส่งออกสูงสุดและลดมุมกระเจิงของลำแสง จะสามารถปรับปรุงระยะการวัดของเครื่องวัดระยะได้ ผลลัพธ์คือ ปัจจัย 2 ประการ ได้แก่ ค่ากำลังส่งออกสูงสุดและมุมกระเจิงของลำแสงขนาดเล็ก โครงสร้างเลเซอร์ที่กะทัดรัดพร้อมฟังก์ชันระบายความร้อนด้วยอากาศ เป็นส่วนสำคัญในการตัดสินใจความสามารถในการวัดระยะของเครื่องวัดระยะเฉพาะ
ส่วนสำคัญในการสร้างเลเซอร์ที่มีความยาวคลื่นที่ปลอดภัยต่อดวงตาของมนุษย์คือเทคนิคออปติคัลพาราเมตริกออสซิลเลเตอร์ (OPO) ซึ่งรวมถึงตัวเลือกของคริสตัลที่ไม่เป็นเชิงเส้น วิธีการจับคู่เฟส และการออกแบบโครงสร้างภายใน OPO การเลือกคริสตัลที่ไม่เป็นเชิงเส้นนั้นขึ้นอยู่กับค่าสัมประสิทธิ์ที่ไม่เป็นเชิงเส้นสูง เกณฑ์ความทนทานต่อความเสียหายสูง คุณสมบัติทางเคมีและกายภาพที่เสถียร และเทคนิคการเติบโตที่สมบูรณ์ เป็นต้น การจับคู่เฟสควรมีความสำคัญเหนือกว่า เลือกวิธีการจับคู่เฟสที่ไม่สำคัญที่มีมุมรับที่ใหญ่และมุมออกที่เล็ก โครงสร้างโพรง OPO ควรคำนึงถึงประสิทธิภาพและคุณภาพของลำแสงโดยอิงจากการรับรองความน่าเชื่อถือ เส้นโค้งการเปลี่ยนแปลงของความยาวคลื่นเอาต์พุต KTP-OPO ที่มีมุมจับคู่เฟส เมื่อ θ=90° ไฟสัญญาณสามารถส่งออกเลเซอร์ที่ปลอดภัยต่อดวงตาของมนุษย์ได้อย่างแม่นยำ ดังนั้น คริสตัลที่ออกแบบจึงถูกตัดตามด้านหนึ่ง โดยใช้มุมจับคู่ θ=90°, φ=0° นั่นคือ การใช้การจับคู่คลาส เมื่อค่าสัมประสิทธิ์ที่ไม่เป็นเชิงเส้นที่มีประสิทธิภาพของคริสตัลมีค่าสูงสุดและไม่มีเอฟเฟกต์การกระจาย
จากการพิจารณาปัญหาข้างต้นอย่างครอบคลุม ร่วมกับระดับการพัฒนาของเทคนิคและอุปกรณ์เลเซอร์ในประเทศปัจจุบัน โซลูชันทางเทคนิคในการเพิ่มประสิทธิภาพคือ: OPO นำการออกแบบ KTP-OPO แบบโพรงคู่ภายนอกที่ไม่สำคัญคลาส II ที่มีการจับคู่เฟส KTP-OPO 2 ตัวจะตกกระทบในแนวตั้งในโครงสร้างแบบเรียงกันเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการแปลงและความน่าเชื่อถือของเลเซอร์ ดังที่แสดงไว้ในรูปที่ 1ข้างบน.
แหล่งปั๊มเป็นอาร์เรย์เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ระบายความร้อนด้วยตัวนำที่ค้นคว้าและพัฒนาเอง โดยมีรอบการทำงานสูงสุด 2% กำลังไฟสูงสุด 100W สำหรับแท่งเดียว และกำลังไฟทำงานรวม 12,000W ปริซึมมุมฉาก กระจกสะท้อนแสงแบบระนาบ และโพลาไรเซอร์สร้างโพรงเรโซแนนซ์เอาต์พุตที่จับคู่โพลาไรเซชันแบบพับ และปริซึมมุมฉากและแผ่นเวฟเพลตจะหมุนเพื่อให้ได้เอาต์พุตการจับคู่เลเซอร์ 1064 นาโนเมตรตามต้องการ วิธีการมอดูเลต Q คือการมอดูเลต Q แบบอิเล็กโทรออปติกแอคทีฟที่มีแรงดันตามคริสตัล KDP
รูปที่ 1คริสตัล KTP สองอันเชื่อมต่อแบบอนุกรม
ในสมการนี้ Prec คือกำลังงานที่ตรวจจับได้น้อยที่สุด
Pout คือค่าเอาต์พุตสูงสุดของกำลังงาน
D คือช่องรับแสงของระบบออปติกส์
t คือค่าการส่งผ่านของระบบแสง
θ คือมุมการกระเจิงลำแสงของเลเซอร์
r คืออัตราการสะท้อนของเป้าหมาย
A คือพื้นที่หน้าตัดเทียบเท่าเป้าหมาย
R คือช่วงการวัดที่ใหญ่ที่สุด
σ คือค่าสัมประสิทธิ์การดูดกลืนของบรรยากาศ
รูปที่ 2:โมดูลอาร์เรย์บาร์รูปโค้งผ่านการพัฒนาตนเอง
โดยมีแท่งคริสตัล YAG อยู่ตรงกลาง
การรูปที่ 2เป็นแท่งทรงโค้งที่วางแท่งคริสตัล YAG เป็นตัวกลางเลเซอร์ภายในโมดูล โดยมีความเข้มข้น 1% เพื่อแก้ไขข้อขัดแย้งระหว่างการเคลื่อนที่ของเลเซอร์ด้านข้างและการกระจายแบบสมมาตรของเอาต์พุตเลเซอร์ จึงใช้การกระจายแบบสมมาตรของอาร์เรย์ LD ที่มุม 120 องศา แหล่งปั๊มมีความยาวคลื่น 1,064 นาโนเมตร โมดูลแท่งอาร์เรย์โค้ง 6,000 วัตต์ 2 ตัวที่ปั๊มแบบเรียงซ้อนเซมิคอนดักเตอร์ พลังงานเอาต์พุตคือ 0-250 มิลลิจูล โดยมีความกว้างพัลส์ประมาณ 10 นาโนวินาที และความถี่สูง 20 เฮิรตซ์ ใช้โพรงพับ และเลเซอร์ความยาวคลื่น 1.57 ไมโครเมตรจะถูกส่งออกหลังจากคริสตัลไม่เชิงเส้น KTP แบบเรียงซ้อน
กราฟ 3ภาพวาดขนาดของเลเซอร์พัลส์ความยาวคลื่น 1.57 ไมโครเมตร
กราฟ 4:อุปกรณ์ตัวอย่างเลเซอร์พัลส์ความยาวคลื่น 1.57um
กราฟ 5:เอาต์พุต 1.57μm
กราฟ 6:ประสิทธิภาพการแปลงของแหล่งปั๊ม
การปรับการวัดพลังงานเลเซอร์เพื่อวัดกำลังส่งออกของความยาวคลื่น 2 ชนิดตามลำดับ จากกราฟที่แสดงด้านล่าง ผลลัพธ์ของค่าพลังงานคือค่าเฉลี่ยที่ทำงานภายใต้ความถี่ 20 เฮิรตซ์โดยมีระยะเวลาการทำงาน 1 นาที ในจำนวนนั้น พลังงานที่สร้างโดยเลเซอร์ความยาวคลื่น 1.57 ไมโครเมตรมีการเปลี่ยนแปลงตามความสัมพันธ์ของพลังงานแหล่งปั๊มความยาวคลื่น 1,064 นาโนเมตร เมื่อพลังงานของแหล่งปั๊มเท่ากับ 220 ไมโครจูล พลังงานส่งออกของเลเซอร์ความยาวคลื่น 1.57 ไมโครเมตรจะสามารถทำได้ถึง 80 ไมโครจูล โดยมีอัตราการแปลงสูงถึง 35% เนื่องจากแสงสัญญาณ OPO ถูกสร้างขึ้นภายใต้การกระทำของความหนาแน่นพลังงานบางอย่างของแสงความถี่พื้นฐาน ค่าเกณฑ์จึงสูงกว่าค่าเกณฑ์ของแสงความถี่พื้นฐาน 1,064 นาโนเมตร และพลังงานส่งออกจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วหลังจากพลังงานปั๊มเกินค่าเกณฑ์ OPO รูปภาพแสดงความสัมพันธ์ระหว่างพลังงานเอาต์พุตและประสิทธิภาพการทำงานของ OPO กับพลังงานเอาต์พุตแสงความถี่พื้นฐาน ซึ่งจะเห็นได้ว่าประสิทธิภาพการแปลงของ OPO สูงถึง 35%
ในที่สุด ก็สามารถสร้างพัลส์เลเซอร์ที่มีความยาวคลื่น 1.57 μm ที่มีพลังงานมากกว่า 80mJ และความกว้างพัลส์เลเซอร์ 8.5 นาโนวินาทีได้ มุมการแยกของลำแสงเลเซอร์ที่ส่งออกผ่านตัวขยายลำแสงเลเซอร์คือ 0.3 มิลลิเรเดียน การจำลองและการวิเคราะห์แสดงให้เห็นว่าความสามารถในการวัดระยะของเครื่องวัดระยะแบบเลเซอร์แบบพัลส์โดยใช้เลเซอร์นี้สามารถเกิน 30 กม. ได้
| ความยาวคลื่น | 1570±5นาโนเมตร |
| ความถี่ในการทำซ้ำ | 20เฮิรตซ์ |
| มุมการกระเจิงลำแสงเลเซอร์ (การขยายลำแสง) | 0.3-0.6 มิลลิเรเดียน |
| ความกว้างของพัลส์ | 8.5ns |
| พลังงานพัลส์ | 80มิลลิจูล |
| ชั่วโมงการทำงานต่อเนื่อง | 5นาที |
| น้ำหนัก | ≤1.2กก. |
| อุณหภูมิในการทำงาน | -40℃~65℃ |
| อุณหภูมิในการจัดเก็บ | -50℃~65℃ |
นอกเหนือจากการปรับปรุงการลงทุนด้านการวิจัยและการพัฒนาเทคโนโลยีของตนเอง การเสริมสร้างการสร้างทีมวิจัยและพัฒนา และปรับปรุงระบบนวัตกรรมการวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีให้สมบูรณ์แบบแล้ว Lumispot Tech ยังร่วมมือกับสถาบันวิจัยภายนอกในอุตสาหกรรม มหาวิทยาลัย และการวิจัยอย่างแข็งขัน และได้สร้างความสัมพันธ์ความร่วมมือที่ดีกับผู้เชี่ยวชาญในอุตสาหกรรมที่มีชื่อเสียงในประเทศ เทคโนโลยีหลักและส่วนประกอบหลักได้รับการพัฒนาอย่างอิสระ ส่วนประกอบหลักทั้งหมดได้รับการพัฒนาและผลิตอย่างอิสระ และอุปกรณ์ทั้งหมดได้รับการแปลเป็นภาษาท้องถิ่น Bright Source Laser ยังคงเร่งพัฒนาเทคโนโลยีและนวัตกรรม และจะยังคงแนะนำโมดูลวัดระยะเลเซอร์เพื่อความปลอดภัยของดวงตาของมนุษย์ที่มีต้นทุนต่ำและเชื่อถือได้มากขึ้นเพื่อตอบสนองความต้องการของตลาด
เวลาโพสต์: 21 มิ.ย. 2566