บริษัท ลูมิสพอต เทคโนโลยี จำกัด ประสบความสำเร็จในการพัฒนาเลเซอร์พัลส์ขนาดเล็กและน้ำหนักเบาที่มีพลังงาน 80 มิลลิจูล ความถี่การทำซ้ำ 20 เฮิรตซ์ และความยาวคลื่นที่ปลอดภัยต่อสายตามนุษย์ที่ 1.57 ไมโครเมตร โดยอาศัยการวิจัยและพัฒนามาหลายปี ผลการวิจัยนี้บรรลุผลได้โดยการเพิ่มประสิทธิภาพการแปลงพลังงานของ KTP-OPO และเพิ่มประสิทธิภาพเอาต์พุตของโมดูลเลเซอร์ไดโอดแหล่งกำเนิดปั๊ม จากผลการทดสอบพบว่าเลเซอร์นี้ตรงตามข้อกำหนดอุณหภูมิการทำงานที่กว้างตั้งแต่ -45 องศาเซลเซียส ถึง 65 องศาเซลเซียส ด้วยประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยม ซึ่งก้าวไปสู่ระดับขั้นสูงในประเทศจีน
เครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์แบบพัลส์ เป็นเครื่องมือวัดระยะทางที่ใช้ประโยชน์จากพัลส์เลเซอร์ที่พุ่งตรงไปยังเป้าหมาย มีข้อดีคือมีความแม่นยำสูงในการวัดระยะ มีความสามารถในการต้านทานการรบกวนได้ดี และมีโครงสร้างกะทัดรัด ผลิตภัณฑ์นี้ถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายในการวัดทางวิศวกรรมและสาขาอื่นๆ วิธีการวัดระยะด้วยเลเซอร์แบบพัลส์นี้ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในการวัดระยะทางไกล ในเครื่องวัดระยะระยะไกลนี้ ควรเลือกใช้เลเซอร์โซลิดสเตทที่มีพลังงานสูงและมุมกระจายลำแสงเล็ก โดยใช้เทคโนโลยี Q-switching เพื่อสร้างพัลส์เลเซอร์ระดับนาโนวินาที
แนวโน้มที่เกี่ยวข้องกับเครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์แบบพัลส์มีดังต่อไปนี้:
(1) เครื่องวัดระยะเลเซอร์ที่ปลอดภัยต่อสายตามนุษย์: ออสซิลเลเตอร์พาราเมตริกเชิงแสง 1.57 ไมโครเมตรกำลังค่อยๆ เข้ามาแทนที่ตำแหน่งของเครื่องวัดระยะเลเซอร์แบบดั้งเดิมที่มีความยาวคลื่น 1.06 ไมโครเมตรในสาขาการวัดระยะส่วนใหญ่
(2) เครื่องวัดระยะเลเซอร์ระยะไกลขนาดเล็กที่มีขนาดเล็กและน้ำหนักเบา
ด้วยการพัฒนาประสิทธิภาพของระบบตรวจจับและสร้างภาพ ทำให้มีความต้องการเครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์ระยะไกลที่สามารถวัดเป้าหมายขนาดเล็ก 0.1 ตารางเมตรได้ไกลถึง 20 กิโลเมตร ดังนั้น การศึกษาเครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์ประสิทธิภาพสูงจึงเป็นเรื่องเร่งด่วน
ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา Lumispot Tech ได้ทุ่มเทความพยายามในการวิจัย ออกแบบ ผลิต และจำหน่ายเลเซอร์โซลิดสเตทความยาวคลื่น 1.57 ไมโครเมตร ที่ปลอดภัยต่อดวงตา มีมุมกระจายลำแสงเล็ก และมีประสิทธิภาพการทำงานสูง
เมื่อไม่นานมานี้ Lumispot Tech ได้ออกแบบเลเซอร์ระบายความร้อนด้วยอากาศที่มีความยาวคลื่น 1.57 ไมโครเมตร ปลอดภัยต่อดวงตา มีกำลังสูงสุดสูง และโครงสร้างกะทัดรัด ซึ่งเป็นผลมาจากความต้องการใช้งานจริงในการวิจัยเกี่ยวกับเครื่องวัดระยะเลเซอร์ระยะไกลขนาดเล็ก หลังจากการทดลอง เลเซอร์นี้แสดงให้เห็นถึงโอกาสในการใช้งานที่กว้างขวาง มีประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยม และปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อมได้ดีในช่วงอุณหภูมิการทำงานที่กว้าง ตั้งแต่ -40 ถึง 65 องศาเซลเซียส
จากสมการต่อไปนี้ โดยกำหนดค่าอ้างอิงอื่นให้คงที่ การเพิ่มกำลังเอาต์พุตสูงสุดและลดมุมการกระเจิงของลำแสง จะช่วยเพิ่มระยะการวัดของเครื่องวัดระยะได้ ดังนั้น ปัจจัย 2 ประการ ได้แก่ ค่ากำลังเอาต์พุตสูงสุดและมุมการกระเจิงของลำแสงที่เล็ก รวมถึงเลเซอร์โครงสร้างขนาดกะทัดรัดที่มีฟังก์ชันระบายความร้อนด้วยอากาศ จึงเป็นส่วนสำคัญที่กำหนดความสามารถในการวัดระยะของเครื่องวัดระยะเฉพาะรุ่นนั้นๆ
ส่วนสำคัญในการสร้างเลเซอร์ที่มีความยาวคลื่นปลอดภัยต่อสายตามนุษย์คือเทคนิคออปติคอลพาราเมตริกออสซิลเลเตอร์ (OPO) ซึ่งรวมถึงการเลือกใช้ผลึกแบบไม่เชิงเส้น วิธีการจับคู่เฟส และการออกแบบโครงสร้างภายในของ OPO การเลือกใช้ผลึกแบบไม่เชิงเส้นขึ้นอยู่กับค่าสัมประสิทธิ์ไม่เชิงเส้นขนาดใหญ่ เกณฑ์ความต้านทานต่อความเสียหายสูง คุณสมบัติทางเคมีและกายภาพที่เสถียร และเทคนิคการเติบโตที่พัฒนาแล้ว เป็นต้น การจับคู่เฟสควรมีความสำคัญเป็นอันดับแรก เลือกวิธีการจับคู่เฟสที่ไม่สำคัญที่มีมุมรับแสงขนาดใหญ่และมุมส่งผ่านแสงขนาดเล็ก โครงสร้างโพรง OPO ควรคำนึงถึงประสิทธิภาพและคุณภาพของลำแสงบนพื้นฐานของการรับประกันความน่าเชื่อถือ เส้นโค้งการเปลี่ยนแปลงของความยาวคลื่นเอาต์พุตของ KTP-OPO กับมุมการจับคู่เฟส เมื่อ θ=90° แสงสัญญาณสามารถสร้างเลเซอร์ที่ปลอดภัยต่อสายตามนุษย์ได้อย่างแม่นยำ ดังนั้น ผลึกที่ออกแบบจึงถูกตัดตามด้านหนึ่ง โดยใช้มุมการจับคู่ θ=90°，φ=0° นั่นคือการใช้วิธีการจับคู่แบบคลาส เมื่อค่าสัมประสิทธิ์ไม่เชิงเส้นที่มีประสิทธิภาพของผลึกมีค่ามากที่สุดและไม่มีผลกระทบจากการกระจายตัว
จากการพิจารณาอย่างรอบด้านเกี่ยวกับประเด็นข้างต้น ประกอบกับระดับการพัฒนาของเทคนิคและอุปกรณ์เลเซอร์ในประเทศในปัจจุบัน วิธีแก้ปัญหาทางเทคนิคที่เหมาะสมที่สุดคือ: OPO ใช้การออกแบบ KTP-OPO แบบโพรงคู่ภายนอกที่ไม่วิกฤตระดับ Class II โดยวาง KTP-OPO สองตัวในโครงสร้างแบบเรียงซ้อนในแนวตั้งเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการแปลงและความน่าเชื่อถือของเลเซอร์ ดังแสดงในภาพรูปที่ 1ข้างบน.
แหล่งกำเนิดแสงปั๊มเป็นอาร์เรย์เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ระบายความร้อนด้วยตัวนำที่วิจัยและพัฒนาเอง โดยมีรอบการทำงานสูงสุด 2% กำลังสูงสุด 100 วัตต์ต่อแท่ง และกำลังการทำงานรวม 12,000 วัตต์ ปริซึมมุมฉาก กระจกสะท้อนแสงแบบระนาบ และตัวกรองโพลาไรซ์ประกอบกันเป็นโพรงเรโซแนนซ์เอาต์พุตแบบพับโพลาไรซ์ และปริซึมมุมฉากและแผ่นคลื่นจะถูกหมุนเพื่อให้ได้เอาต์พุตการเชื่อมต่อเลเซอร์ 1064 นาโนเมตรตามต้องการ วิธีการมอดูเลชั่น Q คือการมอดูเลชั่น Q ทางไฟฟ้าเชิงแสงแบบแอคทีฟภายใต้ความดันโดยใช้ผลึก KDP
รูปที่ 1ผลึก KTP สองชิ้นที่ต่ออนุกรมกัน
ในสมการนี้ Prec คือกำลังงานที่เล็กที่สุดที่สามารถตรวจจับได้
Pout คือค่ากำลังงานสูงสุดที่ได้
D คือรูรับแสงของระบบรับแสง
t คือค่าการส่งผ่านแสงของระบบออปติคอล
θ คือมุมการกระเจิงของลำแสงเลเซอร์
r คืออัตราการสะท้อนแสงของเป้าหมาย;
A คือพื้นที่หน้าตัดเทียบเท่าเป้าหมาย
R คือช่วงการวัดที่ใหญ่ที่สุด
σ คือค่าสัมประสิทธิ์การดูดกลืนแสงของชั้นบรรยากาศ
รูปที่ 2โมดูลอาร์เรย์แท่งโค้งที่พัฒนาขึ้นเอง
โดยมีแท่งคริสตัล YAG อยู่ตรงกลาง
เดอะรูปที่ 2โครงสร้างประกอบด้วยแท่งรูปทรงโค้งเรียงซ้อนกัน โดยใช้แท่งผลึก YAG เป็นตัวกลางเลเซอร์ภายในโมดูล ด้วยความเข้มข้น 1% เพื่อแก้ปัญหาความขัดแย้งระหว่างการเคลื่อนที่ของเลเซอร์ในแนวด้านข้างและการกระจายตัวแบบสมมาตรของเอาต์พุตเลเซอร์ จึงใช้การจัดเรียงอาร์เรย์ LD แบบสมมาตรที่มุม 120 องศา แหล่งกำเนิดแสงปั๊มมีความยาวคลื่น 1064 นาโนเมตร โดยใช้โมดูลแท่งโค้ง 6000 วัตต์สองโมดูลต่ออนุกรมกันแบบปั๊มคู่ขนาน พลังงานเอาต์พุตอยู่ที่ 0-250 มิลลิจูล มีความกว้างพัลส์ประมาณ 10 นาโนวินาที และความถี่สูง 20 เฮิรตซ์ ใช้โพรงแบบพับ และเลเซอร์ความยาวคลื่น 1.57 ไมโครเมตรจะถูกส่งออกมาหลังจากผ่านผลึก KTP แบบไม่เชิงเส้นแบบคู่ขนาน
กราฟ 3ภาพวาดแสดงขนาดของเลเซอร์พัลส์ความยาวคลื่น 1.57 ไมโครเมตร
กราฟ 4อุปกรณ์ตัวอย่างเลเซอร์พัลส์ความยาวคลื่น 1.57 ไมโครเมตร
กราฟที่ 5:เอาต์พุต 1.57 ไมโครเมตร
กราฟที่ 6:ประสิทธิภาพการแปลงของแหล่งปั๊ม
ปรับการวัดพลังงานเลเซอร์เพื่อวัดกำลังเอาต์พุตของความยาวคลื่น 2 ชนิดตามลำดับ จากกราฟที่แสดงด้านล่าง ผลลัพธ์ของค่าพลังงานเป็นค่าเฉลี่ยที่ทำงานภายใต้ความถี่ 20 เฮิรตซ์ และระยะเวลาการทำงาน 1 นาที ในจำนวนนี้ พลังงานที่สร้างโดยเลเซอร์ความยาวคลื่น 1.57 ไมโครเมตร มีการเปลี่ยนแปลงที่สอดคล้องกับพลังงานของแหล่งกำเนิดแสงปั๊มความยาวคลื่น 1064 นาโนเมตร เมื่อพลังงานของแหล่งกำเนิดแสงปั๊มเท่ากับ 220 มิลลิจูล พลังงานเอาต์พุตของเลเซอร์ความยาวคลื่น 1.57 ไมโครเมตร สามารถบรรลุได้ถึง 80 มิลลิจูล โดยมีอัตราการแปลงสูงถึง 35% เนื่องจากแสงสัญญาณ OPO ถูกสร้างขึ้นภายใต้การทำงานของความหนาแน่นพลังงานของแสงความถี่พื้นฐานบางค่า ค่าเกณฑ์ของมันจึงสูงกว่าค่าเกณฑ์ของแสงความถี่พื้นฐาน 1064 นาโนเมตร และพลังงานเอาต์พุตจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วหลังจากพลังงานปั๊มเกินค่าเกณฑ์ของ OPO ความสัมพันธ์ระหว่างพลังงานเอาต์พุตและประสิทธิภาพของ OPO กับพลังงานเอาต์พุตแสงความถี่พื้นฐานแสดงอยู่ในรูป ซึ่งจากรูปจะเห็นได้ว่าประสิทธิภาพการแปลงของ OPO สามารถสูงถึง 35%
ในที่สุด ก็สามารถสร้างพัลส์เลเซอร์ที่มีความยาวคลื่น 1.57 ไมโครเมตร พลังงานมากกว่า 80 มิลลิจูล และความกว้างของพัลส์เลเซอร์ 8.5 นาโนวินาทีได้สำเร็จ มุมการกระจายตัวของลำแสงเลเซอร์ที่ผ่านตัวขยายลำแสงเลเซอร์คือ 0.3 มิลลิเรเดียน การจำลองและการวิเคราะห์แสดงให้เห็นว่า ความสามารถในการวัดระยะของเครื่องวัดระยะเลเซอร์แบบพัลส์โดยใช้เลเซอร์นี้สามารถเกิน 30 กิโลเมตรได้
| ความยาวคลื่น | 1570±5 นาโนเมตร |
| ความถี่ในการทำซ้ำ | 20Hz |
| มุมการกระเจิงของลำแสงเลเซอร์ (การขยายลำแสง) | 0.3-0.6 มิลลิเรเดียน |
| ความกว้างของพัลส์ | 8.5 นาโนวินาที |
| พลังงานพัลส์ | 80 มิลลิจูล |
| เวลาทำงานต่อเนื่อง | 5 นาที |
| น้ำหนัก | ≤1.2 กก. |
| อุณหภูมิในการทำงาน | -40℃ ถึง 65℃ |
| อุณหภูมิในการจัดเก็บ | -50℃ ถึง 65℃ |
นอกจากจะมุ่งมั่นปรับปรุงการลงทุนด้านการวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีของตนเอง เสริมสร้างทีมวิจัยและพัฒนา และปรับปรุงระบบนวัตกรรมด้านการวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีให้สมบูรณ์ยิ่งขึ้นแล้ว บริษัท Lumispot Tech ยังร่วมมืออย่างแข็งขันกับสถาบันวิจัยภายนอกในรูปแบบความร่วมมือระหว่างอุตสาหกรรมและมหาวิทยาลัย และได้สร้างความสัมพันธ์ที่ดีกับผู้เชี่ยวชาญในอุตสาหกรรมที่มีชื่อเสียงในประเทศ เทคโนโลยีหลักและส่วนประกอบสำคัญได้รับการพัฒนาและผลิตขึ้นเองทั้งหมด และอุปกรณ์ทั้งหมดก็ผลิตในประเทศ บริษัท Bright Source Laser ยังคงเร่งพัฒนาและสร้างสรรค์นวัตกรรมทางเทคโนโลยีอย่างต่อเนื่อง และจะยังคงนำเสนอโมดูลเลเซอร์วัดระยะที่มีต้นทุนต่ำกว่าและมีความน่าเชื่อถือสูงกว่า เพื่อตอบสนองความต้องการของตลาด
วันที่โพสต์: 21 มิถุนายน 2023