У галіне лазернага даляміравання, цэлеўказання і лідарнага дынаміку (LIDAR) лазерныя перадатчыкі з эрбіёна (Er:Glass) шырока выкарыстоўваюцца як цвёрдацельныя лазеры сярэдняга інфрачырвонага дыяпазону дзякуючы сваёй выдатнай бяспецы для вачэй і кампактнай канструкцыі. Сярод іх параметраў прадукцыйнасці энергія імпульсу адыгрывае вырашальную ролю ў вызначэнні магчымасці выяўлення, далёкасці пакрыцця і агульнай хуткасці рэагавання сістэмы. У гэтым артыкуле прапануецца падрабязны аналіз энергіі імпульсу лазерных перадатчыкаў з эрбіёна (Er:Glass).
1. Што такое імпульсная энергія?
Энергія імпульсу адносіцца да колькасці энергіі, якая выпраменьваецца лазерам у кожным імпульсе, звычайна вымяраецца ў міліджоулях (мДж). Яна з'яўляецца здабыткам пікавай магутнасці і працягласці імпульсу: E = Pпік×τДзе: E — энергія імпульсу, Pпік пікавая магутнасць,τ — гэта шырыня імпульсу.
Для тыповых лазераў на стэрэатыпе Er:Glass, якія працуюць на даўжыні хвалі 1535 нм—даўжыня хвалі ў дыяпазоне, бяспечным для вачэй класа 1—высокай энергіі імпульсаў можна дасягнуць пры захаванні бяспекі, што робіць іх асабліва прыдатнымі для партатыўных і вонкавых прымяненняў.
2. Дыяпазон энергій імпульсаў Er:шкляных лазераў
У залежнасці ад канструкцыі, метаду накачкі і меркаванага прымянення, камерцыйныя лазерныя перадатчыкі на аснове эрбіёна:шкла прапануюць энергію аднаго імпульсу ў дыяпазоне ад дзясяткаў мікраджоуляў (μДж) да некалькіх дзясяткаў міліджоуляў (мДж).
Звычайна лазерныя перадатчыкі на аснове эрбіёна:шкла, якія выкарыстоўваюцца ў мініяцюрных модулях далямераў, маюць дыяпазон энергіі імпульсаў ад 0,1 да 1 мДж. Для цэлеўказальнікаў далёкага дзеяння звычайна патрабуецца ад 5 да 20 мДж, у той час як ваенныя або прамысловыя сістэмы могуць перавышаць 30 мДж, часта выкарыстоўваючы двухстрыжневыя або шматступенчатыя ўзмацняльныя структуры для дасягнення больш высокай магутнасці.
Больш высокая энергія імпульсу звычайна прыводзіць да лепшай прадукцыйнасці выяўлення, асабліва ў складаных умовах, такіх як слабыя адбіткі сігналаў або перашкоды навакольнага асяроддзя на вялікіх адлегласцях.
3. Фактары, якія ўплываюць на энергію імпульсу
①Прадукцыйнасць крыніцы помпы
Эр-шкляныя лазеры звычайна накачваюцца лазернымі дыёдамі (ЛД) або лямпамі-імпульсамі. ЛД прапануюць больш высокую эфектыўнасць і кампактнасць, але патрабуюць дакладнага кіравання цеплавой сістэмай і схемай кіравання.
②Канцэнтрацыя допінгу і даўжыня стрыжня
Розныя матэрыялы-гаспадары, такія як Er:YSGG або Er:Yb:Glass, адрозніваюцца ўзроўнем легіравання і даўжынёй каэфіцыента ўзмацнення, што непасрэдна ўплывае на ёмістасць назапашвання энергіі.
③Тэхналогія Q-пераключэння
Пасіўная Q-мадуляцыя (напрыклад, з крышталямі Cr:YAG) спрашчае структуру, але забяспечвае абмежаваную дакладнасць кіравання. Актыўная Q-мадуляцыя (напрыклад, з ячэйкамі Поккельса) забяспечвае больш высокую стабільнасць і кантроль энергіі.
④Тэрмаўлічнае кіраванне
Пры высокіх энергіях імпульсаў эфектыўнае адвядзенне цяпла ад лазернага стрыжня і канструкцыі прылады мае важнае значэнне для забеспячэння стабільнасці выхаднога сігналу і даўгавечнасці.
4. Падбор энергіі імпульсаў у залежнасці ад сцэнарыяў прымянення
Выбар правільнага лазернага перадатчыка на аснове эрбіёнера:шкла ў значнай ступені залежыць ад меркаванага прымянення. Ніжэй прыведзены некаторыя распаўсюджаныя выпадкі выкарыстання і адпаведныя рэкамендацыі па энергіі імпульсу:
①Ручныя лазерныя далямеры
Асаблівасці: кампактныя, нізкаэнергетычныя, высокачастотныя вымярэнні кароткага дыяпазону
Рэкамендаваная энергія імпульсу: 0,5–1 мДж
②Далямерацыя БПЛА / пазбяганне перашкод
Асаблівасці: сярэдняя і вялікая далёкасць стральбы, хуткі водгук, лёгкі
Рэкамендаваная энергія імпульсу: 1–5 мДж
③Ваенныя мэтапаказальнікі
Асаблівасці: высокае пранікненне, моцная абарона ад перашкод, навядзенне на вялікую адлегласць
Рэкамендаваная энергія імпульсу: 10–30 мДж
④Сістэмы LiDAR
Асаблівасці: высокая частата паўтарэння, сканаванне або генерацыя воблака кропак
Рэкамендаваная энергія імпульсу: 0,1–10 мДж
5. Тэндэнцыі будучыні: высокая энергія і кампактная ўпакоўка
З пастаянным развіццём тэхналогіі легіравання шкла, канструкцый накачкі і цеплаізаляцыйных матэрыялаў, лазерныя перадатчыкі на аснове эрбіёна:шкла развіваюцца ў бок спалучэння высокай энергіі, высокай частаты паўтарэння і мініяцюрызацыі. Напрыклад, сістэмы, якія аб'ядноўваюць шматступенчатае ўзмацненне з актыўнай канструкцыяй з модуляцыяй добрасці, цяпер могуць выдаваць больш за 30 мДж на імпульс, захоўваючы пры гэтым кампактны форм-фактар.—ідэальна падыходзіць для вымярэнняў на вялікіх дыстанцыях і высоканадзейных абарончых прымяненняў.
6. Заключэнне
Энергія імпульсу з'яўляецца ключавым паказчыкам эфектыўнасці для ацэнкі і выбару лазерных перадатчыкаў з эрбіёнера:шкла ў залежнасці ад патрабаванняў прымянення. Па меры развіцця лазерных тэхналогій карыстальнікі могуць дасягнуць больш высокай выходнай энергіі і большай далёкасці дзеяння ў меншых і больш энергаэфектыўных прыладах. Для сістэм, якія патрабуюць прадукцыйнасці на вялікіх дыстанцыях, бяспекі для вачэй і надзейнасці эксплуатацыі, разуменне і выбар правільнага дыяпазону энергіі імпульсу мае вырашальнае значэнне для максімальнай эфектыўнасці і каштоўнасці сістэмы.
Калі вы'Шукаеце высокапрадукцыйныя лазерныя перадатчыкі на аснове эрбіёнера і шкла? Звяжыцеся з намі. Мы прапануем розныя мадэлі з энергіяй імпульсаў ад 0,1 мДж да больш за 30 мДж, якія падыходзяць для шырокага спектру прымянення ў лазернай далямерацыі, лідарнай дыяграме і цэлеўказанні.
Час публікацыі: 28 ліпеня 2025 г.