레이저 거리 측정, 표적 지정 및 LiDAR 분야에서 Er:Glass 레이저 송신기는 뛰어난 눈 안전성과 소형 설계 덕분에 널리 사용되는 중적외선 고체 레이저로 자리 잡았습니다. 성능 매개변수 중 펄스 에너지는 탐지 능력, 측정 범위 및 전체 시스템 응답성을 결정하는 데 중요한 역할을 합니다. 본 논문에서는 Er:Glass 레이저 송신기의 펄스 에너지에 대한 심층 분석을 제공합니다.
1. 펄스 에너지란 무엇인가요?
펄스 에너지란 레이저가 각 펄스에서 방출하는 에너지의 양을 말하며, 일반적으로 밀리줄(mJ) 단위로 측정됩니다. 이는 최대 출력과 펄스 지속 시간의 곱으로 나타낼 수 있습니다: E = P정점×τ여기서 E는 펄스 에너지, P는 펄스 에너지입니다.정점 최대 전력입니다.τ 펄스 폭입니다.
일반적인 Er:Glass 레이저는 1535nm에서 작동합니다.—1등급 눈에 안전한 파장대—높은 펄스 에너지를 안전성을 유지하면서 얻을 수 있어 휴대용 및 실외 용도에 특히 적합합니다.
2. Er:Glass 레이저의 펄스 에너지 범위
설계, 펌핑 방식 및 용도에 따라 상용 Er:Glass 레이저 송신기는 수십 마이크로줄에서 그 이상의 단일 펄스 에너지를 제공합니다.μJ)에서 수십 밀리줄(mJ)에 이릅니다.
일반적으로 소형 거리 측정 모듈에 사용되는 Er:Glass 레이저 송신기는 0.1~1mJ의 펄스 에너지 범위를 갖습니다. 장거리 표적 지정기에는 일반적으로 5~20mJ가 필요하며, 군용 또는 산업용 시스템은 30mJ를 초과할 수 있으며, 더 높은 출력을 얻기 위해 이중 로드 또는 다단 증폭 구조를 사용하는 경우가 많습니다.
일반적으로 펄스 에너지가 높을수록 탐지 성능이 향상되며, 특히 반사 신호가 약하거나 장거리에서 환경 간섭이 심한 경우와 같은 까다로운 조건에서 더욱 그렇습니다.
3. 펄스 에너지에 영향을 미치는 요인
①펌프 소스 성능
Er:유리 레이저는 일반적으로 레이저 다이오드(LD) 또는 플래시램프로 펌핑됩니다. LD는 더 높은 효율과 소형화를 제공하지만 정밀한 온도 및 구동 회로 제어가 필요합니다.
②도핑 농도 및 막대 길이
Er:YSGG 또는 Er:Yb:Glass와 같은 다양한 호스트 물질은 도핑 수준과 이득 길이가 다르며, 이는 에너지 저장 용량에 직접적인 영향을 미칩니다.
③Q-스위칭 기술
수동형 Q 스위칭(예: Cr:YAG 결정 사용)은 구조를 단순화하지만 제어 정확도가 제한적입니다. 능동형 Q 스위칭(예: 포켈스 셀 사용)은 더 높은 안정성과 에너지 제어 기능을 제공합니다.
④열 관리
높은 펄스 에너지에서는 레이저 로드와 장치 구조에서 효과적인 열 방출이 출력 안정성과 수명 확보에 필수적입니다.
4. 펄스 에너지를 적용 시나리오에 맞추기
적합한 Er:Glass 레이저 송신기를 선택하는 것은 사용 목적에 따라 크게 달라집니다. 아래는 몇 가지 일반적인 사용 사례와 그에 따른 펄스 에너지 권장 사항입니다.
①휴대용 레이저 거리 측정기
특징: 소형, 저전력, 고주파 단거리 측정
권장 펄스 에너지: 0.5–1mJ
②무인항공기 거리 측정/장애물 회피
특징: 중장거리 사격 가능, 빠른 반응 속도, 경량
권장 펄스 에너지: 1–5mJ
③군사 표적 지정자
특징: 높은 관통력, 강력한 간섭 방지 기능, 장거리 타격 유도 기능
권장 펄스 에너지: 10–30mJ
④LiDAR 시스템
특징: 높은 반복률, 스캐닝 또는 포인트 클라우드 생성
권장 펄스 에너지: 0.1–10mJ
5. 미래 트렌드: 고에너지 및 소형 패키징
유리 도핑 기술, 펌프 구조 및 열 재료의 지속적인 발전으로 Er:Glass 레이저 송신기는 고에너지, 고반복률 및 소형화를 결합하는 방향으로 진화하고 있습니다. 예를 들어, 능동형 Q 스위칭 설계를 갖춘 다단계 증폭 시스템을 통합하면 소형 폼 팩터를 유지하면서 펄스당 30mJ 이상의 에너지를 제공할 수 있습니다.—장거리 측정 및 높은 신뢰성이 요구되는 방위 산업 분야에 이상적입니다.
6. 결론
펄스 에너지는 응용 분야 요구 사항에 따라 Er:Glass 레이저 송신기를 평가하고 선택하는 데 있어 핵심적인 성능 지표입니다. 레이저 기술이 지속적으로 발전함에 따라 사용자는 더 작고 전력 효율이 높은 장치에서 더 높은 에너지 출력과 더 넓은 범위를 구현할 수 있습니다. 장거리 성능, 눈 안전 및 작동 신뢰성이 요구되는 시스템의 경우, 적절한 펄스 에너지 범위를 이해하고 선택하는 것은 시스템 효율성과 가치를 극대화하는 데 매우 중요합니다.
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게시 시간: 2025년 7월 28일