100μJ 10 هرتز 1535 نانومتر ليزر الإربيوم الزجاجي لأنظمة تحديد المدى المدمجة

ال100μJ 1535 نانومتر ليزر إيههو مصدر ليزر نابض مدمج مصمم لأجهزة تحديد المدى الليزرية OEM، وأنظمة تحديد المدى الضوئية- الكهربائية المدمجة، و-زمن PRF منخفض-من-تطبيقات الطيران. تعمل في10 هرتز مع عرض نبضة 4ns، فهو يوفر مستوى طاقة نبضي فردي- معتدل للأنظمة التي تحتاج إلى هامش جانبي للإرسال أكبر من 20–40 ميكروجول من مصادر معدل التكرار-العالي-، ولكنها لا تتطلب ميزانية طاقة أعلى تبلغ 200–500 ميكروجول لبنيات الليزر.

مع أعبوة 21 × 8 × 7 ملم ووزن 8 جرام، فإن الوحدة مناسبة تمامًا لتصميمات SWaP-المقيدة حيث يجب أن يشارك الليزر مساحة محدودة مع المحرك وبصريات الموازاة وجهاز الاستقبال والكاشف وإلكترونيات التوقيت. لذلك، من الأفضل فهم نقطة التشغيل 100μJ باعتبارها أرضية وسطية عملية لأنظمة النطاق المدمجة التي تتطلب طاقة نبضية كافية دون الإفراط في -تحديد جهاز الإرسال.

عند تصميم أجهزة تحديد المدى بالليزر المدمجة مقاس 1535 نانومتر، فإن اختيار جهاز إرسال ليزر لا يعني دائمًا السعي للحصول على الحد الأقصى من طاقة النبض. بمجرد أن تلبي ميزانية الوصلة الضوئية الخاصة بك النطاق المستهدف وظروف انعكاس الهدف في العالم الحقيقي، فإن زيادة طاقة النبض تؤدي إلى زيادة الحمل الكهربائي وتحديات تبديد الحرارة والضغط الميكانيكي الذي يثقل كاهل النظام ككل.

يمثل الليزر الزجاجي 100μJ 1535nm Er: نقطة رائعة عملية لمهندسي النظام. فهو يوفر طاقة نبضة واحدة أعلى بشكل ملحوظ مقارنة بمصادر الليزر ذات التردد العالي PRF 20-40μJ الشائعة، ولكنه يتجنب الأجهزة الضخمة والمثقلة بالموارد المطلوبة لحلول الليزر الخاصة بجهاز تحديد المدى 200-500μJ. بالنسبة لفرق تكامل OEM، يملأ هذا الإخراج 100μJ مكانًا بالغ الأهمية: فهو يضيف هامشًا إضافيًا لإشارة جانب الإرسال مع احترام الحدود الصارمة على الحجم والوزن وإخراج السائق والميزانية الحرارية المتاحة.

يعمل هذا الليزر المصنوع من زجاج الإربيوم بطاقة نبضية تبلغ 100 ميكروجول وعرض نبضة 4 نانوثانية، ويحقق طاقة ضوئية تصل إلى 25 كيلووات تقريبًا. يتناسب شكل نبضها الضيق بالنانو ثانية مع زمن الرحلة النبضي الذي يتراوح بشكل مثالي. يولد الليزر أحداث إرجاع بصرية حادة ومحددة جيدًا لحساب المسافة، دون الاعتماد على متوسط ​​سحب الطاقة المرتفع.

قيمتها الأساسية لا تكمن في الطاقة الناتجة الخام وحدها. وتتمثل الفائدة الحقيقية في الحصول على دفعة كبيرة من طاقة النبضة الواحدة مع الحفاظ على أجهزة الإرسال مدمجة وسهلة الإدارة. العديد من أنظمة النطاق المدمجة المبنية حول ليزر 40μJ ينتهي بها الأمر إلى العمل بهامش إشارة ضيق، في حين أن الانتقال مباشرة إلى 200μJ أو أعلى يؤدي إلى هندسة زائدة غير ضرورية. في هذه السيناريوهات، يحقق الليزر 10 هرتز 100 ميكروجول توازنًا متوازنًا بين أداء طاقة النبض وإجمالي تكلفة تكامل النظام.

يتناسب ملف الأداء هذا بشكل جيد بشكل خاص مع وحدات تحديد المدى بالليزر المدمجة، ومعدات تحديد المدى EO المحمولة، وحمولات المدى المحمولة على الطائرات بدون طيار، وأنظمة وقت الطيران ذات التردد المنخفض 1535 نانومتر. بالنسبة لهذه التطبيقات، تحمل قيود SWaP (الحجم والوزن والطاقة) وزنًا متساويًا تقريبًا لأداء الإخراج البصري النقي.

يعتمد ما إذا كانت 100μJ هي مستوى الطاقة الصحيح دائمًا على تحليل مستوى النظام بالكامل. إن انعكاس الهدف، ونطاق التشغيل الفعال، وتباعد الشعاع، وكفاءة الإرسال البصري، وحجم فتحة جهاز الاستقبال، وحساسية كاشف InGaAs، والتوهين الجوي، وإمكانية معالجة الإشارات على متن الطائرة، كلها تشكل ميزانية الارتباط البصري النهائية الخاصة بك.

ولهذا السبب يجب التعامل مع الليزر 100μJ 1535nm Er:Glass باعتباره قرارًا هندسيًا متعمدًا على مستوى النظام، وليس مجرد نقطة بيانات أخرى على مخطط منتج طاقة النبض. إنه يضيء للمشروعات التي تستهدف أداء موثوقًا لنطاق الليزر، دون المبالغة في تحديد جهاز إرسال الليزر.

≈25 كيلو واط ذروة الطاقة الضوئية المحسوبة

مقترنًا بطاقة نبضة 100μJ وعرض نبضة 4ns، يوفر ليزر Er:Glass بحجم 1535 نانومتر حوالي 25 كيلووات من ذروة الطاقة الضوئية المحسوبة.

بالنسبة للأجهزة المدمجة ذات نطاق الليزر، تعمل هذه النبضة الضيقة بعرض النانو ثانية على تركيز الإخراج البصري ضمن نافذة انبعاث قصيرة جدًا، بدلاً من الاعتماد على متوسط ​​استهلاك الطاقة العالي. ضمن إعدادات نطاق وقت الرحلة، ينتج عن ذلك نبضة إرسال محددة جيدًا، وسهلة المحاذاة والمزامنة مع دوائر الاستقبال وأجهزة التوقيت.

إن الجدارة الواقعية لطبقة الإخراج 100μJ تتجاوز مجرد رقم طاقة ذروة مرتفع. فهو يوفر طاقة نبضة واحدة أكبر من مصادر الليزر النموذجية ذات عشرات الميكروجول عالية PRF، ومع ذلك يظل تحت شريحة الطاقة التي تشغلها أجهزة ليزر محدد المدى ذات 200-500 ميكروجول.

ملاحظة: تستمد قدرة الذروة المحسوبة من طاقة النبض الاسمية مقسومة على عرض النبضة. يخضع أداء الذروة في العالم الحقيقي لملف النبض الزمني الفعلي المُقاس.

100μJ / 10 هرتز بنية ذات نطاق منخفض PRF

تستهدف نقطة التشغيل 100μJ عند 10 هرتز التطبيقات ذات معدل تكرار النبض المنخفض، حيث تكون الطاقة القوية لكل لقطة أكثر أهمية من توليد آلاف النبضات في كل ثانية.

يعمل هذا الليزر بمعدل تكرار 10 هرتز، ويناسب أجهزة تحديد المدى الليزرية المدمجة ووحدات وقت الطيران ذات التردد المنخفض PRF ومعدات نطاق EO المحمولة. وتعتمد هذه المنصات على أحداث قياس المسافة المنفصلة، ​​بدلاً من وظائف المسح المستمر عالي السرعة.

عند تركيبه مقابل وحدات ليزر عالية PRF بقدرة 20μJ / 2 كيلو هرتز، فإن هذا التصميم يعطي الأولوية لنبضات إرسال فردية أقوى. بالمقارنة مع مصادر الليزر 300-500 ميكروجول، فإنه يتجنب القفز إلى فئة طاقة نبضية أعلى بكثير مما يؤدي إلى زيادة الحمل على النظام.

يؤدي ذلك إلى وضع الليزر الزجاجي 100μJ 1535nm Er: كجهاز إرسال عملي من الدرجة المتوسطة. إنه يعمل مع المشاريع التي تتجاوز ميزانية الارتباط البصري الخاصة بها ما يمكن أن تقدمه أجهزة الليزر القياسية ذات فئة الميكروجول ذات PRF العالية، في حين أن مخرجات النطاق الكامل التي تبلغ عدة مئات من الميكروجول ستمثل هندسة زائدة.

حزمة محسنة مقاس 21 × 8 × 7 مم / 8 جم SWaP

يبلغ قياس وحدة الليزر هذه 21 × 8 × 7 مم فقط ووزن 8 جم تقريبًا، وهي تناسب التصميمات ذات القيود الصارمة على الحجم والوزن والطاقة (SWaP).

داخل أي وحدة مدمجة لقياس المدى، يعد الليزر مجرد لبنة بناء واحدة. يحتاج المصممون أيضًا إلى مساحة فعلية لمكونات فرعية متعددة:

• دائرة تشغيل الليزر النبضي
• نقل والموازاة البصريات
• التجمعات البصرية المتلقي
• كاشف ضوئي InGaAs
• إلكترونيات التوقيت ومعالجة الإشارات

إن الحفاظ على مصدر الليزر المصغر والخفيف الوزن يمنح مهندسي OEM حرية تخطيط أكبر. إنه يبسط ترتيب المكونات داخل أجهزة تحديد المدى المحمولة، وحمولات الطائرات بدون طيار EO، وتجميعات الاستشعار الصغيرة وغيرها من أنظمة نطاق وقت الطيران المدمجة بطول 1535 نانومتر.

قيمتها الهندسية هي أكثر من مجرد أبعاد مادية صغيرة. فهو يتيح للمطورين دمج جهاز إرسال ليزر متوسط ​​الطاقة 100 ميكروجول في أغلفة ميكانيكية محصورة، دون استهلاك الكثير من ميزانية SWaP الإجمالية للنظام.

-40 درجة إلى +65 درجة نطاق درجة حرارة التشغيل الواسع

تم تصنيف وحدة الليزر هذه لدرجة حرارة العمل المحيطة بـ 40 درجة حتى +65 درجة، وتدعم النشر خارج بيئات المختبر التي يتم التحكم في مناخها.

تعتبر هذه الخاصية بالغة الأهمية لأجهزة ضبط المدى بالليزر الخارجية، ومعدات EO المحمولة على المركبات، وحمولات الطائرات بدون طيار، وأجهزة تحديد المدى المحمولة في الميدان. في سيناريوهات العالم الحقيقي، تواجه أجهزة إرسال الليزر تقلبات كبيرة في درجات الحرارة المحيطة أثناء التخزين ودورات التشغيل والتشغيل الميداني المستمر.

بالنسبة لتكامل نظام OEM، يجب على المصممين تقييم تصنيف درجة الحرارة هذا جنبًا إلى جنب مع اختيار برنامج تشغيل الليزر وتخطيط تركيب التركيبات ومسارات التوصيل الحراري ودورة العمل التشغيلية. لا تضمن المواصفات العامة لدرجة الحرارة أداءً متطابقًا لمخرجات الليزر أو عمر الخدمة عبر كل نقطة من نطاق درجات الحرارة الكامل.

بالنسبة للمعدات المقرر أن تعمل بالقرب من حدود درجة الحرارة القصوى أو الدنيا، يظل التصميم الحراري المدروس والتحقق من صحة النظام بالكامل خطوات أساسية لوضع اللمسات النهائية على حل موثوق لقياس المدى.

في تصميم أجهزة تحديد المدى الليزرية المدمجة مقاس 1535 نانومتر، نادرًا ما يكون اختيار أجهزة الليزر ذات الطاقة النبضية العالية جدًا-حجمًا واحدًا-يناسب-الحل الأمثل. بمجرد أن يوفر جهاز إرسال الليزر طاقة كافية لتلبية ميزانية ارتباط النظام ومسافة الكشف ومتطلبات البيئة المستهدفة، فإن الترقية من 100 ميكروجول إلى 200–500 ميكروجول تحقق الحد الأدنى من مكاسب الأداء. وبدلاً من ذلك، فإنه يفرض ضغطًا إضافيًا على دوائر محرك الليزر، وأنظمة الإدارة الحرارية، ومساحة التغليف الداخلية، وتخصيص الطاقة بشكل عام، مما يخلق أعباء غير ضرورية على النظام.

يعمل الليزر 100μJ 1535nm Er:Glass كحل مستهدف من المستوى المتوسط ​​-. فهو يسد بشكل مثالي فجوة الأداء بين مصادر الليزر PRF المنخفضة-الطاقة العالية- ومصادر الليزر عالية الطاقة-200–500μJ. إنه الخيار المثالي للسيناريوهات الهندسية التي تتطلب طاقة نبضية مفردة-محدثة ولكنها لا تتطلب هامش إشارة مفرطًا لوحدات الليزر عالية الطاقة-.

اختر 100μJ عندما تكون ميزانية الارتباط كافية بالفعل

المبدأ الأساسي لاختيار نموذج الليزر هو مطابقة أداء الليزر مع احتياجات النظام الفعلية. يجب على المصممين أولاً التحقق مما إذا كانت طاقة النبضة 100μJ يمكنها تلبية نطاق الكشف المستهدف وظروف العمل لنظام النطاق بأكمله بشكل كامل.

يغطي التقييم الكامل لميزانية الارتباط البصري عوامل رئيسية متعددة: انعكاس السطح المستهدف، وتباعد شعاع الليزر، والكفاءة البصرية لجهاز الإرسال، وحجم فتحة جهاز الاستقبال، وحساسية كاشف InGaAs، وكفاءة نقل الضوء الجوي، وكسب معالجة إشارة النظام-. إذا كان الجمع بين هذه المعلمات يوفر هامش تشغيل ثابتًا وكافيًا لمهام متنوعة، فإن السعي للحصول على طاقة نبضية أعلى لن يؤدي إلا إلى تجاوز جهاز الإرسال-المواصفات والأداء الزائد.

في سيناريوهات التطبيق التقليدية هذه، يوفر ليزر PRF منخفض 100μJ / 10 هرتز - حلاً عالي التوازن وفعالاً من حيث التكلفة- لتكامل جهاز تحديد المدى بالليزر المدمج من OEM.

اختر 100μJ عندما يكون SWaP أكثر أهمية من الحد الأقصى لطاقة النبض

تأتي وحدات الليزر ذات الطاقة العالية-200–500μJ 1535 نانومتر مع مزايا تصميم متأصلة-، بما في ذلك متطلبات تيار القيادة الأعلى، وضغط تبديد حراري أكبر وأبعاد تعبئة أكبر. هذه القيود بارزة بشكل خاص في الأنظمة الإلكترونية الضوئية المصغرة.

تتميز أجهزة تحديد المدى الليزرية المحمولة وحمولات الطائرات بدون طيار EO ومعدات تحديد المدى EO المحمولة المدمجة بمساحة داخلية محدودة للغاية. يجب أن تتعايش وحدة الليزر وتعمل جنبًا إلى جنب مع محركات الليزر، والبصريات المتوازية، ومجموعات الاستقبال البصرية، وأجهزة الكشف الضوئي، ودوائر التحكم في التوقيت.

تتميز وحدة الليزر 100μJ بمساحة صغيرة تبلغ 21 × 8 × 7 مم ووزن خفيف للغاية يبلغ 8 جرام، وتساعد المهندسين في الحفاظ على هيكل جهاز إرسال مدمج ومبسط. بالنسبة لتصميمات المنتجات التي تكون فيها قيود الحجم والوزن والطاقة (SWaP) وبساطة التكامل ذات أولوية على الأداء الفائق في أوقات الذروة، فإن هذا الليزر يوفر مقايضة هندسية أكثر منطقية-.

اختر 100μJ عندما لا يتطلب التطبيق الحد الأقصى لهامش النطاق

طاقة عالية-من 200 إلى 500 ميكروجول Er: تتفوق أجهزة الليزر الزجاجية فقط في سيناريوهات نطاق الطلب القاسية والمرتفعة-والتي تتطلب هامش نظام كبير جدًا-. تشتمل ظروف العمل النموذجية الصعبة على مدى-مسافة طويلة جدًا-، واكتشاف هدف انعكاسي منخفض-، وفتحات استقبال مصغرة، وفقدان النظام البصري العالي، والتوهين الجوي الشديد، ووحدات الاستقبال ذات الحساسية المنخفضة-.

بالنسبة لمعظم سيناريوهات النطاق المدني والصناعي التقليدي دون هذه الظروف القاسية، فإن طاقة النبض الإضافية الناتجة عن أشعة الليزر 200μJ+ زائدة عن الحاجة تمامًا. يعمل الليزر 100μJ 1535nm على سد فجوة السوق بدقة لأنظمة نطاق الأداء المتوسط-، مما يتيح ترقية الأداء الفعال من مصادر الليزر منخفضة الطاقة-بدون الهندسة الزائدة-لبنى الليزر عالية الطاقة-.

لماذا لا تختار ببساطة أعلى طاقة نبضية متاحة؟

يعد اختيار نموذج الليزر قرارًا هندسيًا منهجيًا، وليس مجرد سعي بسيط لتحقيق الحد الأقصى من المعلمات. يمكن لطاقة النبض الأعلى أن تعمل بالفعل على تحسين هامش الإشارة الجانبية للمرسل-، ولكنها تؤدي أيضًا إلى سلسلة من تكاليف النظام الإضافية.

يحتاج المهندسون إلى إجراء تقييم شامل للمؤشرات الداعمة بما في ذلك تيار المحرك المطلوب، وظروف تشغيل النبض الكهربائي، والحمل الحراري طويل الأمد-، وحجم التغليف، وصعوبة المحاذاة البصرية، وتكلفة الشراء الإجمالية، واستهلاك طاقة النظام.

إذا كان نظام الاستقبال الحالي وتصميم المسار البصري قادرين على تلبية متطلبات دقة النطاق القياسية والمسافة بشكل ثابت عند طاقة نبضية تبلغ 100 ميكروجول، فلن تحقق أجهزة الليزر ذات الطاقة العالية- قيمة فعلية. تعمل وحدة الليزر 100μJ 1535nm المطابقة بشكل صحيح على التخلص بشكل فعال من الحمل الزائد للنظام مع ضمان أداء موثوق به لظروف العمل اليومية.

100μJ مقابل 200–500μJ: منطق الاختيار العملي

تتوافق مستويات الطاقة الثلاثة لليزر الزجاجي 1535 نانومتر Er: مع سيناريوهات التطبيقات المختلفة، مع تحديد موضع مستهدف واضح لتكامل نظام OEM:

من المهم توضيح أن الليزر 100μJ ليس بديلاً منخفض المستوى عن أشعة الليزر ذات الطاقة العالية -400–500μJ. إنه حل تصميم مستقل ومحسّن مصمم خصيصًا للأنظمة التي تعطي الأولوية لطاقة النبض المعتدلة والتكامل المصغر وكفاءة تشغيل النظام الكاملة-على معلمات إخراج جهاز الإرسال القصوى.

بالنسبة لمصممي المعدات الأصلية ومطوري المعدات، فإن معيار الاختيار الأساسي لا يتمثل في السعي لتحقيق الحد الأقصى من طاقة النبض التي يمكن تحقيقها، ولكن اختيار مستوى طاقة الليزر الأكثر مطابقة استنادًا إلى بيئة التشغيل الفعلية ومؤشرات الأداء لنظام النطاق.

ال100μJ 10 هرتز 1535 نانومتر Er: ليزر زجاجيهو الأنسب لأنظمة النطاق التي تحتاج إلى طاقة نبضية فردية-متوسطة، ومعدل تكرار منخفض، ومساحة إرسال صغيرة. بدلاً من استهداف المسح عالي التردد-أو الحد الأقصى من طاقة النبض، فإن هذا التكوين يناسب التطبيقات حيثالتكامل المدمج وطاقة كافيةيجب أن تكون متوازنة على مستوى النظام.

محدد المدى بالليزر المدمج

ال100μJ 1535 نانومتر ليزرهو مصدر إرسال عملي لأجهزة تحديد المدى الليزرية المدمجة من OEM استنادًا إلى قياس وقت الطيران -ل-النبض.

إنهطاقة النبض 100μJ وعرض النبض 4nsتوفر نبضًا ضوئيًا قصيرًا ومحددًا جيدًا-للنطاق، بينمامعدل التكرار 10 هرتزيناسب الأنظمة التي تجري قياسات منفصلة للمسافات بدلاً من المسح عالي التردد-.

وهذا يجعل الوحدة ذات صلة بتطبيقات مثل:

• أجهزة تحديد المدى بالليزر المحمولة؛
• أجهزة المراقبة والمدى المدمجة؛
• الأجهزة الكهربائية المحمولة-البصرية؛
• وحدات قياس المسافة -OEM المضمنة.

بالنسبة لجهاز تحديد المدى المدمج، يجب أن يعمل الليزر مع السائق، ويرسل البصريات، وفتحة الاستقبال، وكاشف InGaAs، وإلكترونيات التوقيت. العبوة 21 × 8 × 7 ملم ووزن 8 جرامتساعد على تقليل المساحة الميكانيكية المخصصة لجهاز الإرسال مع ترك مساحة لهذه الأنظمة الفرعية الإضافية.

يكون مستوى الطاقة 100μJ مفيدًا بشكل خاص عندما لا يوفر مصدر -عشرات-الميكروجول هامشًا كافيًا للنظام، ولكن الانتقال إلى جهاز إرسال 200–500μJ سيحدد أكثر من-بنية النطاق.

الطائرات بدون طيار / حمولة تتراوح بين EO المحمولة

يصبح الحجم والوزن أمرًا بالغ الأهمية عند دمج مصدر الليزر في جهازالحمولة الضوئية الكهربائية للطائرات بدون طيار-أو نظام نطاق EO المحمول.

في21 × 8 × 7 ملم و 8 جرام، يحتل الليزر 100μJ Er:Glass جزءًا صغيرًا فقط من الحمولة الإجمالية، مما يسمح بتخصيص المزيد من ميزانية SWaP المتاحة لما يلي:

• موازنة الشعاع ونقل البصريات؛
• تلقي البصريات.
• كشف InGaAs؛
• أجهزة التثبيت أو التثبيت؛
• إلكترونيات التحكم
• معالجة الإشارات.

الالطول الموجي 1535 نانومتريتم تحديده بشكل شائع لبنيات النطاق الأكثر أمانًا للعين، في حين أن تنسيق النبض 100μJ / 10 هرتز أكثر ملاءمة للتطبيقات التي تحتاج إلى قياسات مسافة تردد -منخفضة ومتحكم فيها بدلاً من الحصول على نقاط PRF كثيفة وعالية-.

بالنسبة للطائرات بدون طيار ومنصات EO المحمولة، يمكن أن يوفر ذلك توازنًا مفيدًا بينهماتتراوح طاقة النبضة الواحدة- وحجم جهاز الإرسال، خاصة عندما تكون كتلة الحمولة ومساحة التثبيت الداخلية محدودة.

لا يزال ينبغي تقييم الملاءمة النهائية مقابل النطاق المطلوب، وانعكاس الهدف، وحساسية المستقبل، وتباعد الحزمة، والنقل البصري للحمولة الكاملة.

انخفاض-وقت PRF-من-نطاق الرحلة

ال100μJ / 10 هرتز 1535 نانومتر ليزر نابضيناسب أيضًا -زمن PRF المنخفض-لـ-بنيات نطاق الطيران حيث تم تصميم النظام حول أحداث القياس الفردية.

في نظام ToF النموذجي، يصدر الليزر نبضة قصيرة نحو الهدف. يكتشف جهاز الاستقبال العودة المنعكسة، وتحدد إلكترونيات التوقيت تأخير الانتشار بين الإرسال والاستقبال.

علاقة النطاق الأساسية هي:

المسافة=(سرعة الضوء × زمن الرحلة) / 2

مع أعرض النبضة 4ns ومعدل التكرار 10 هرتز، يتم وضع هذا الليزر للأنظمة التي تعطي الأولوية لنبض إرسال نانو ثانية متحكم فيه وطاقة كافية لكل قياس بدلاً من آلاف أحداث الإرسال في الثانية.

قد تتضمن سيناريوهات التصميم النموذجية ما يلي:

• تحديد المدى بالليزر منخفض التردد-؛
• قياس مسافة الهدف؛
• أنظمة مراقبة EO المدمجة؛

أنظمة فرعية مدمجة تتطلب تحديثات دورية للمسافة.

ويعد هذا تمييزًا مهمًا عن أجهزة الليزر-PRF 1535nm العالية المستخدمة في أخذ العينات المتكررة أو الحصول على LiDAR بسرعة. ال100μJ Er: ليزر زجاجيهو في وضع أفضل حيث يحتاج النظامنبضات ذات نطاق طاقة أقل وأعلى-ضمن بنية جهاز إرسال صغير الحجم.

ال100μJ 10 هرتز 1535 نانومتر Er: ليزر زجاجيليس سوى جزء واحد من بنية نطاق الليزر الكاملة. في جهاز تحديد المدى OEM، يعتمد الأداء الفعلي على كيفية عمل مصدر الليزر معالمحرك النبضي، وبصريات الإرسال، وبصريات الاستقبال، وكاشف InGaAs، وإلكترونيات التوقيت، وسلسلة معالجة الإشارات-.

يمكن تمثيل مسار نطاق مدمج نموذجي على النحو التالي:

ليزر 100μJ 1535nm ← برنامج تشغيل الليزر النبضي ← إرسال البصريات ← الهدف ← استقبال البصريات ← كاشف InGaAs ← إلكترونيات التوقيت ← إخراج المسافة

100μJ 1535nm Er: مصدر الليزر الزجاجي

يوفر الليزر نبض الإرسال البصري لنظام تحديد المدى. معطاقة النبض 100μJ، عرض النبض 4ns، ومعدل التكرار 10 هرتز، تم وضعه خصيصًا لأجهزة ضبط المدى PRF المنخفضة-والتي تتطلب طاقة أكبر لكل نبضة مقارنة بالمصادر عالية التردد ذات مستوى -ميكروجول-.

وينبغي اختيار الليزر مع ميزانية وصلة النظام، بما في ذلك المسافة المطلوبة، وانعكاس الهدف، وتباعد الشعاع، والنقل البصري، وفتحة الاستقبال، وحساسية الكاشف.

سائق الليزر النبضي

السائق الليزريوفر النبض الكهربائي المطلوب لتشغيل الليزر الزجاجي 1535 نانومتر Er: ويتحكم في توقيت كل حدث إرسال.

لتكامل OEM، يجب أن يأخذ تصميم برنامج التشغيل في الاعتبار ما يلي:

• جهد المحرك المطلوب وذروة التيار ؛
• عرض نبض محرك الأقراص.
• توقيت الزناد
• الاستقرار الحالي
• معدل التكرار
• السلوك الحراري.

يعد المحرك المطابق بشكل صحيح أمرًا مهمًا ليس فقط لتحقيق مخرج الليزر المطلوب، ولكن أيضًا للحفاظ على سلوك النبض المتكرر وتجنب الضغط الكهربائي غير الضروري على وحدة الليزر.

البصريات الإرسال والموازاة

بعد أن يتم توليد نبض الليزرنقل البصرياتتشكيل وتوجيه الشعاع نحو الهدف.

اعتمادًا على تصميم النظام، قد تشتمل هذه المرحلة على بصريات موازنة أو تمدد الشعاع -المستخدمة للتحكم في قطر الشعاع، والتباعد، وحجم نقطة الحقل البعيدة-.

بالنسبة لجهاز تحديد المدى بالليزر المدمج، تعتبر الكفاءة البصرية مهمة لأن أي خسارة في مسار الإرسال تقلل من كمية طاقة النبضة الأصلية البالغة 100 ميكروجول التي تصل إلى الهدف.

ولذلك ينبغي تقييم المرسل على أنه مزيج من:

مخرج الليزر + النقل البصري + تباعد الشعاع + المحاذاة

بدلاً من طاقة النبض وحدها.

الهدف وإشارة العودة

بمجرد وصول النبضة إلى الهدف، ينعكس جزء فقط من الطاقة المرسلة مرة أخرى نحو جهاز تحديد المدى.

تعتمد قوة إشارة الإرجاع على عوامل مثل:

• انعكاسية الهدف
• التوجه المستهدف
• مسافة تتراوح
• انتقال في الغلاف الجوي
• انحراف الحزمة المنقولة
• فتحة الاستقبال.

ولهذا السبب لا يمكن تحديد طاقة الليزر المطلوبة من النطاق وحده. قد يتطلب نظامان يعملان على نفس المسافة طاقات نبضية مختلفة جدًا نظرًا لاختلاف ظروف الهدف والمستقبل.

استقبال البصريات وكاشف InGaAs

التلقي البصرياتجمع إشارة 1535nm المنعكسة وتركيزها على كاشف مناسب.

بالنسبة لمنطقة الطول الموجي هذه،كاشفات ضوئية InGaAs أو أجهزة استقبال تعتمد على InGaAs APD-.يتم اعتبارها عادةً بسبب استجابتها الطيفية حوالي 1535 نانومتر.

يعتمد أداء جهاز الاستقبال على:

• حجم الفتحة
• مجال الرؤية
• انتقال بصري
• حساسية الكاشف
• ضوضاء؛
• عرض النطاق الترددي؛
• تنسيق.

قد يؤدي استخدام جهاز استقبال أكثر حساسية أو فتحة استقبال أكبر إلى تقليل كمية طاقة جهاز الإرسال المطلوبة لتحقيق هامش نطاق مستوى النظام نفسه-.

وهذا أحد الأسبابليزر 100 ميكروجوليمكن أن يكون حلاً عمليًا في جهاز تحديد المدى المدمج -المحسن جيدًا بدلاً من الانتقال تلقائيًا إلى مصدر 200-500 ميكروجول.

توقيت الالكترونيات وحساب المسافة

بعد أن يقوم الكاشف بتحويل الإرجاع البصري إلى إشارة كهربائية، تقوم إلكترونيات التوقيت بقياس التأخير بين النبضات المرسلة والمستقبلة.

لفترة أساسية-من-هندسة نطاق الطيران:

المسافة=(سرعة الضوء × زمن الرحلة) / 2

ويعتمد الأداء النهائي على ما هو أكثر من عرض نبضة الليزر وحده. عرض النطاق الترددي للكاشف، ودقة التوقيت، ونسبة الإشارة-إلى-الضوضاء، وطريقة تحديد العتبة، وخوارزمية معالجة الإشارة-يمكن أن تؤثر جميعها على دقة القياس وموثوقية الاكتشاف.

لجهاز تحديد المدى بالليزر 10 هرتز 1535 نانومتر، يمكن تصميم النظام حول أحداث فردية يتم التحكم فيها بدلاً من اكتساب نبضات عالية التردد-.

لماذا يعتبر التكامل على مستوى النظام-مهمًا

من الأخطاء الشائعة في تصميم محدد المدى بالليزر اختيار جهاز الإرسال فقط عن طريق طاقة النبض.

ومن الناحية العملية، تعد ميزانية الوصلة الضوئية الكاملة أكثر أهمية.

A 100μJ 1535nm Er: ليزر زجاجيقد يكون كافياً عندما يجمع النظام بين:

• بصريات الإرسال الفعالة؛
• تباعد الشعاع المناسب
• فتحة استقبال كافية؛
• كاشف InGaAs حساس؛
• -توقيت جيد التصميم ومعالجة الإشارات.

إذا كان جهاز الاستقبال أو المسار البصري أقل كفاءة، فقد يلزم استخدام ليزر ذي طاقة أعلى-.

بالنسبة لمشاريع تصنيع المعدات الأصلية، فإن السؤال الصحيح ليس ببساطة:

"هل 100μJ كافية؟"

لكن:

"هل 100μJ كافية لمجموعة المرسل والمستقبل والهدف والمسافة -؟"

وهذا النهج على مستوى النظام- هو ما يسمح بالدمج100μJ / 10 هرتز 1535 نانومتر ليزرليتم تقييمها بشكل صحيح كجزء من الحل الكامل لجهاز تحديد المدى بالليزر.

الوسم : 100μJ 10 هرتز 1535 نانومتر ليزر الإربيوم الزجاجي لأنظمة تحديد المدى المدمجة، الصين، المصنعين، الموردين، المصنع، حسب الطلب، بالجملة، الأفضل، الرخيص، الاحترافي، للبيع، بالقرب مني