Trong các lĩnh vực đo khoảng cách bằng laser, xác định mục tiêu và LiDAR, các bộ phát laser Er:Glass đã trở nên phổ biến rộng rãi trong nhóm laser bán dẫn hồng ngoại tầm trung nhờ khả năng an toàn cho mắt và thiết kế nhỏ gọn. Trong số các thông số hiệu suất, năng lượng xung đóng vai trò quan trọng trong việc xác định khả năng phát hiện, phạm vi phủ sóng và khả năng phản hồi tổng thể của hệ thống. Bài viết này cung cấp phân tích chuyên sâu về năng lượng xung của các bộ phát laser Er:Glass.
1. Năng lượng xung là gì?
Năng lượng xung đề cập đến lượng năng lượng do laser phát ra trong mỗi xung, thường được đo bằng millijoule (mJ). Nó là tích của công suất đỉnh và thời lượng xung: E = Pđỉnh cao×τTrong đó: E là năng lượng xung, Pđỉnh cao là công suất cực đại,τ là độ rộng xung.
Đối với các laser Er:Glass thông thường hoạt động ở bước sóng 1535 nm.—bước sóng nằm trong dải an toàn cho mắt loại 1—Năng lượng xung cao có thể đạt được trong khi vẫn đảm bảo an toàn, khiến chúng đặc biệt phù hợp cho các ứng dụng di động và ngoài trời.
2. Phạm vi năng lượng xung của Er:Laser thủy tinh
Tùy thuộc vào thiết kế, phương pháp bơm và ứng dụng dự định, các bộ phát laser Er:Glass thương mại cung cấp năng lượng xung đơn dao động từ vài chục microjoule (μJ) đến vài chục milijoule (mJ).
Nhìn chung, các bộ phát laser Er:Glass được sử dụng trong các mô-đun đo khoảng cách thu nhỏ có dải năng lượng xung từ 0,1 đến 1 mJ. Đối với các thiết bị định vị mục tiêu tầm xa, thường cần từ 5 đến 20 mJ, trong khi các hệ thống cấp quân sự hoặc công nghiệp có thể vượt quá 30 mJ, thường sử dụng cấu trúc khuếch đại hai thanh hoặc nhiều tầng để đạt được công suất đầu ra cao hơn.
Năng lượng xung cao hơn thường mang lại hiệu suất phát hiện tốt hơn, đặc biệt trong các điều kiện khó khăn như tín hiệu phản hồi yếu hoặc nhiễu môi trường ở phạm vi xa.
3. Các yếu tố ảnh hưởng đến năng lượng xung
①Hiệu suất nguồn bơm
Các laser Er:Glass thường được kích thích bằng điốt laser (LD) hoặc đèn flash. LD có hiệu suất và kích thước nhỏ gọn hơn nhưng đòi hỏi sự kiểm soát chính xác về nhiệt độ và mạch điều khiển.
②Nồng độ pha tạp và chiều dài thanh
Các vật liệu nền khác nhau như Er:YSGG hoặc Er:Yb:Glass có mức độ pha tạp và chiều dài khuếch đại khác nhau, ảnh hưởng trực tiếp đến dung lượng lưu trữ năng lượng.
③Công nghệ chuyển mạch Q
Phương pháp chuyển mạch Q thụ động (ví dụ: sử dụng tinh thể Cr:YAG) đơn giản hóa cấu trúc nhưng độ chính xác điều khiển bị hạn chế. Phương pháp chuyển mạch Q chủ động (ví dụ: sử dụng tế bào Pockels) mang lại độ ổn định và khả năng kiểm soát năng lượng cao hơn.
④Quản lý nhiệt
Ở mức năng lượng xung cao, việc tản nhiệt hiệu quả từ thanh laser và cấu trúc thiết bị là rất cần thiết để đảm bảo tính ổn định và tuổi thọ của đầu ra.
4. Lựa chọn năng lượng xung phù hợp với các kịch bản ứng dụng
Việc lựa chọn bộ phát laser Er:Glass phù hợp phụ thuộc rất nhiều vào ứng dụng dự định. Dưới đây là một số trường hợp sử dụng phổ biến và các khuyến nghị về năng lượng xung tương ứng:
①Máy đo khoảng cách laser cầm tay
Tính năng: nhỏ gọn, công suất thấp, đo lường tầm ngắn tần số cao.
Năng lượng xung khuyến nghị: 0,5–1 mJ
②Đo khoảng cách/Tránh chướng ngại vật bằng UAV
Đặc điểm: tầm trung đến xa, phản hồi nhanh, trọng lượng nhẹ
Năng lượng xung khuyến nghị: 1–5 mJ
③Các thiết bị chỉ định mục tiêu quân sự
Tính năng: khả năng xuyên thấu cao, khả năng chống nhiễu mạnh, dẫn hướng tấn công tầm xa.
Năng lượng xung khuyến nghị: 10–30 mJ
④Hệ thống LiDAR
Tính năng: tốc độ lặp lại cao, quét hoặc tạo đám mây điểm
Năng lượng xung khuyến nghị: 0,1–10 mJ
5. Xu hướng tương lai: Năng lượng cao & Bao bì nhỏ gọn
Với những tiến bộ không ngừng trong công nghệ pha tạp thủy tinh, cấu trúc bơm và vật liệu dẫn nhiệt, các bộ phát laser Er:Glass đang phát triển theo hướng kết hợp năng lượng cao, tốc độ lặp lại cao và kích thước nhỏ gọn. Ví dụ, các hệ thống tích hợp khuếch đại đa tầng với thiết kế chuyển mạch Q chủ động hiện nay có thể cung cấp hơn 30 mJ mỗi xung trong khi vẫn duy trì kích thước nhỏ gọn.—Lý tưởng cho các ứng dụng đo lường tầm xa và quốc phòng đòi hỏi độ tin cậy cao.
6. Kết luận
Năng lượng xung là một chỉ số hiệu suất quan trọng để đánh giá và lựa chọn bộ phát laser Er:Glass dựa trên yêu cầu ứng dụng. Khi công nghệ laser tiếp tục phát triển, người dùng có thể đạt được công suất đầu ra cao hơn và phạm vi hoạt động xa hơn trong các thiết bị nhỏ gọn và tiết kiệm năng lượng hơn. Đối với các hệ thống đòi hỏi hiệu suất tầm xa, an toàn cho mắt và độ tin cậy vận hành, việc hiểu và lựa chọn phạm vi năng lượng xung phù hợp là rất quan trọng để tối đa hóa hiệu quả và giá trị của hệ thống.
Nếu bạn'Nếu bạn đang tìm kiếm bộ phát laser Er:Glass hiệu suất cao, vui lòng liên hệ với chúng tôi. Chúng tôi cung cấp nhiều mẫu mã với thông số năng lượng xung từ 0,1 mJ đến hơn 30 mJ, phù hợp với nhiều ứng dụng trong đo khoảng cách bằng laser, LiDAR và xác định mục tiêu.
Thời gian đăng bài: 28/7/2025