레이저 거리 측정, 표적 지정, LiDAR 분야에서 Er:Glass 레이저 송신기는 뛰어난 눈 안전과 컴팩트한 디자인으로 인해 중적외선 고체 레이저로 널리 사용되고 있습니다. 성능 매개변수 중 펄스 에너지는 감지 성능, 거리 범위, 그리고 전반적인 시스템 응답성을 결정하는 데 중요한 역할을 합니다. 본 논문에서는 Er:Glass 레이저 송신기의 펄스 에너지에 대한 심층 분석을 제공합니다.
1. 펄스 에너지란 무엇인가?
펄스 에너지는 레이저가 각 펄스에서 방출하는 에너지의 양을 나타내며, 일반적으로 밀리줄(mJ) 단위로 측정합니다. 이는 피크 전력과 펄스 지속 시간의 곱입니다. E = P정점×τ. 여기서: E는 펄스 에너지, P정점 최대 전력은τ 펄스 폭입니다.
1535nm에서 작동하는 일반적인 Er:Glass 레이저의 경우—Class 1 안전 대역의 파장—안전성을 유지하면서 높은 펄스 에너지를 얻을 수 있어 특히 휴대용 및 실외 응용 분야에 적합합니다.
2. Er:Glass 레이저의 펄스 에너지 범위
설계, 펌프 방법 및 의도된 응용 분야에 따라 상업용 Er:Glass 레이저 송신기는 수십 마이크로줄(microjoule) 범위의 단일 펄스 에너지를 제공합니다.μJ)에서 수십 밀리줄(mJ)까지.
일반적으로 소형 거리 측정 모듈에 사용되는 Er:Glass 레이저 송신기의 펄스 에너지 범위는 0.1~1mJ입니다. 장거리 표적 지정기의 경우 일반적으로 5~20mJ가 필요하며, 군용 또는 산업용 시스템은 30mJ를 초과할 수 있으며, 더 높은 출력을 얻기 위해 이중 막대형 또는 다단 증폭 구조를 사용하는 경우가 많습니다.
일반적으로 펄스 에너지가 높을수록 감지 성능이 더 좋으며, 특히 약한 반사 신호나 장거리 환경 간섭과 같은 어려운 조건에서 더욱 그렇습니다.
3. 펄스 에너지에 영향을 미치는 요인
①펌프 소스 성능
Er:Glass 레이저는 일반적으로 레이저 다이오드(LD) 또는 플래시램프로 구동됩니다. LD는 더 높은 효율과 소형화를 제공하지만, 정밀한 열 및 구동 회로 제어가 필요합니다.
②도핑 농도 및 막대 길이
Er:YSGG나 Er:Yb:Glass와 같은 다양한 호스트 재료는 도핑 수준과 이득 길이가 다르며, 이는 에너지 저장 용량에 직접적인 영향을 미칩니다.
③Q-스위칭 기술
수동 Q-스위칭(예: Cr:YAG 결정)은 구조를 단순화하지만 제어 정확도가 제한적입니다. 능동 Q-스위칭(예: 포켈스 셀)은 더 높은 안정성과 에너지 제어를 제공합니다.
④열 관리
높은 펄스 에너지에서는 레이저 막대와 장치 구조에서 열을 효과적으로 방출하는 것이 출력 안정성과 수명을 보장하는 데 필수적입니다.
4. 응용 시나리오에 맞는 펄스 에너지 매칭
적합한 Er:Glass 레이저 송신기를 선택하는 것은 사용 목적에 따라 크게 달라집니다. 다음은 몇 가지 일반적인 사용 사례와 해당 펄스 에너지 권장 사항입니다.
①핸드헬드 레이저 거리 측정기
특징: 소형, 저전력, 고주파 단거리 측정
권장 펄스 에너지: 0.5–1mJ
②UAV 거리 측정/장애물 회피
특징: 중장거리, 빠른 반응, 가벼움
권장 펄스 에너지: 1–5mJ
③군사 표적 지정자
특징: 높은 관통력, 강력한 간섭 방지, 장거리 타격 유도
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, 그리고 열 소재의 지속적인 발전으로 Er:Glass 레이저 송신기는 고에너지, 고반복률, 그리고 소형화를 동시에 추구하는 방향으로 진화하고 있습니다. 예를 들어, 다단 증폭과 능동 Q-스위칭 설계를 통합한 시스템은 이제 소형 폼팩터를 유지하면서 펄스당 30mJ 이상의 출력을 제공할 수 있습니다.—장거리 측정 및 고신뢰성 방위 응용 분야에 이상적입니다.
6. 결론
펄스 에너지는 응용 분야 요구 사항에 따라 Er:Glass 레이저 송신기를 평가하고 선택하는 데 중요한 성능 지표입니다. 레이저 기술이 지속적으로 발전함에 따라 사용자는 더 작고 전력 효율이 높은 장치에서 더 높은 에너지 출력과 더 넓은 범위를 얻을 수 있습니다. 장거리 성능, 눈 안전, 그리고 운영 신뢰성을 요구하는 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