Nei campi della telemetria laser, della designazione del bersaglio e del LiDAR, i trasmettitori laser Er:Glass sono diventati laser a stato solido nel medio infrarosso ampiamente utilizzati grazie alla loro eccellente sicurezza per gli occhi e al design compatto. Tra i loro parametri prestazionali, l'energia dell'impulso gioca un ruolo cruciale nel determinare la capacità di rilevamento, la copertura della portata e la reattività complessiva del sistema. Questo articolo offre un'analisi approfondita dell'energia dell'impulso dei trasmettitori laser Er:Glass.
1. Che cos'è l'energia pulsata?
L'energia dell'impulso si riferisce alla quantità di energia emessa dal laser in ogni impulso, tipicamente misurata in millijoule (mJ). È il prodotto della potenza di picco per la durata dell'impulso: E = Ppicco×τDove: E è l'energia dell'impulso, Ppicco è la potenza di picco,τ è la larghezza dell'impulso.
Per i tipici laser Er:Glass che operano a 1535 nm—una lunghezza d'onda nella banda sicura per gli occhi di Classe 1—è possibile ottenere un'elevata energia di impulso mantenendo la sicurezza, il che li rende particolarmente adatti per applicazioni portatili e all'aperto.
2. Gamma di energia dell'impulso dei laser Er: Glass
A seconda del design, del metodo di pompaggio e dell'applicazione prevista, i trasmettitori laser commerciali Er:Glass offrono un'energia a singolo impulso che va da decine di microjoule (μJ) a diverse decine di millijoule (mJ).
Generalmente, i trasmettitori laser Er:Glass utilizzati nei moduli di telemetria miniaturizzati hanno un intervallo di energia di impulso compreso tra 0,1 e 1 mJ. Per i designatori di bersagli a lungo raggio, sono in genere richiesti da 5 a 20 mJ, mentre i sistemi di livello militare o industriale possono superare i 30 mJ, spesso utilizzando strutture di amplificazione a doppia asta o multistadio per ottenere una potenza maggiore.
Un'energia di impulso più elevata generalmente si traduce in migliori prestazioni di rilevamento, soprattutto in condizioni difficili, come segnali di ritorno deboli o interferenze ambientali a lunghe distanze.
3. Fattori che influenzano l'energia dell'impulso
①Prestazioni della sorgente della pompa
I laser Er:Glass sono in genere pompati da diodi laser (LD) o lampade flash. I LD offrono maggiore efficienza e compattezza, ma richiedono un controllo preciso del circuito termico e di pilotaggio.
②Concentrazione del doping e lunghezza dell'asta
Diversi materiali ospiti come Er:YSGG o Er:Yb:Glass variano nei loro livelli di drogaggio e nelle lunghezze di guadagno, influenzando direttamente la capacità di accumulo di energia.
③Tecnologia Q-Switching
Il Q-switching passivo (ad esempio, con cristalli di Cr:YAG) semplifica la struttura ma offre una precisione di controllo limitata. Il Q-switching attivo (ad esempio, con celle di Pockels) offre maggiore stabilità e controllo energetico.
④Gestione termica
Ad alte energie di impulso, un'efficace dissipazione del calore dalla barra laser e dalla struttura del dispositivo è essenziale per garantire stabilità e longevità dell'output.
4. Abbinamento dell'energia dell'impulso agli scenari applicativi
La scelta del trasmettitore laser Er:Glass più adatto dipende in larga misura dall'applicazione prevista. Di seguito sono riportati alcuni casi d'uso comuni e le relative raccomandazioni sull'energia di impulso:
①Telemetri laser portatili
Caratteristiche: misure compatte, a basso consumo, ad alta frequenza e a corto raggio
Energia dell'impulso consigliata: 0,5–1 mJ
②Misurazione della distanza con UAV / Evitamento degli ostacoli
Caratteristiche: raggio medio-lungo, risposta rapida, leggero
Energia dell'impulso consigliata: 1–5 mJ
③Designatori di obiettivi militari
Caratteristiche: elevata penetrazione, forte anti-interferenza, guida di attacco a lungo raggio
Energia dell'impulso consigliata: 10–30 mJ
④Sistemi LiDAR
Caratteristiche: elevata frequenza di ripetizione, scansione o generazione di nuvole di punti
Energia dell'impulso consigliata: 0,1–10 mJ
5. Tendenze future: imballaggi ad alta energia e compatti
Grazie ai continui progressi nella tecnologia del drogaggio del vetro, nelle strutture di pompaggio e nei materiali termici, i trasmettitori laser Er:Glass si stanno evolvendo verso la combinazione di alta energia, elevata frequenza di ripetizione e miniaturizzazione. Ad esempio, i sistemi che integrano amplificazione multistadio con design Q-switched attivi possono ora erogare oltre 30 mJ per impulso mantenendo un fattore di forma compatto.—ideale per misurazioni a lungo raggio e applicazioni di difesa ad alta affidabilità.
6. Conclusion
L'energia degli impulsi è un indicatore chiave delle prestazioni per la valutazione e la selezione dei trasmettitori laser Er:Glass in base ai requisiti applicativi. Con la continua evoluzione delle tecnologie laser, gli utenti possono ottenere una maggiore potenza in uscita e una maggiore portata in dispositivi più piccoli e più efficienti dal punto di vista energetico. Per i sistemi che richiedono prestazioni a lungo raggio, sicurezza oculare e affidabilità operativa, comprendere e selezionare il corretto intervallo di energia degli impulsi è fondamentale per massimizzare l'efficienza e il valore del sistema.
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Data di pubblicazione: 28-lug-2025