Импульсный лазер с диодной накачкой для дальномеров, работающих в широком диапазоне температур
https://doi.org/10.21122/2220-9506-2023-14-1-27-37
Аннотация
Представлен прототип импульсного лазера на кристалле иттрий-алюминиевого граната с ионами Nd3+ (Nd:YAG) с диодной накачкой, излучающего на длине волны 1064 нм, для применения в составе дальномеров авиационного базирования и атмосферных лидаров без применения дорогостоящих компонентов и технологий производства.
Проведён расчёт выходной энергии импульса лазерного излучения в режиме активной модуляции добротности. Получены пространственные характеристики лазерного излучения и зависимость энергии лазерного импульса от энергии импульса накачки при комнатной температуре. Приведены результаты измерений энергии лазерного импульса излучателя с диодной накачкой для частот следования 1; 4; 12,5; 22 Гц в течение 2 мин в температурном диапазоне от -40 до +50 °С. Стабилизация температуры матриц лазерных диодов обеспечивалась применением элемента Пельтье с максимально возможной мощностью охлаждения 30 Вт.
В исследованных диапазонах частот следования лазерных импульсов и температур окружающей среды были достигнуты значения энергии лазерного импульса не менее 80 мДж. Расходимость при комнатной температуре не превышает 1,9 мрад.
Об авторах
В. Е. Орехова
Пеленг
Беларусь
Беларусь
Адрес для переписки:
Орехова В.Е. -
ОАО «Пеленг»,
ул. Макаёнка, 25, г. Минск 220114, Беларусь
e-mail: vikawatutsina@gmail.com
В. Э. Кисель
Белорусский национальный технический университет
Беларусь
Беларусь
НИЦ оптических материалов и технологий
пр-т Независимости, 65, г. Минск 220013
К. А. Орехов
Пеленг
Беларусь
Беларусь
ул. Макаёнка, 25, г. Минск 220114
Список литературы
1. Sabatini R., Richardson M.A., Gardi A., Ramasamy S. Airborne laser sensors and integrated. Progress in Aerospace Sciences, vol. 79, Nov, 2015, pp. 15‒53. DOI: 10.1016/j.paerosci.2015.07.002
2. RichardsonM. Laser systems overview: General. Airborne Laser Systems Testing and Analysis. Dr. Mark A. Richardson. Swindon, 2010, Ch. 2.1, pp. 2‒1.
3. Bahuguna K.C., Sharma P., Vasan N.S., Gaba S.P. Laser Range Sensors. Defence Science Journal, 2007, vol. 57, no. 3, pp. 881‒890. DOI: /10.14429/dsj.57.1827
4. Долгих А.Е. Модель авиационного импульсного лазерного дальномера, работающего по аэродинамическим объектам / А.Е. Долгих, П.М. Жидков // Труды МАИ. Сер. Системный анализ, управление и обработка информации. – 2018. – № 100.
5. Coney A.T., Beecher S., Damzen M.J., Elder I. High-energy Q-switched Nd:YAG oscillator and amplifier development for large-mode, low-alignment sensitivity applications. Laser Physics Letters, 2022, vol. 19, no. 8, р. 085001. DOI: 10.1088/1612-202X/ac73f9
6. Sicard M., Molero F., Guerrero-Rascado J.L., Pedrós R., Expósito F.J., Córdoba-Jabonero C., ... , Moreno J.M. Aerosol Lidar Intercomparison in the Framework of SPALINET ‒ The Spanish Lidar Network: Methodology and Results. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 2009, vol. 47, no. 10, рр. 3547‒3559. DOI: 10.1109/TGRS.2009.2021525
7. Ryabtsev G.I., Bogdanovich M.V., Grigor’ev A.V., Kabanov V.V., Kostik O.E., Lebiadok Y.V., ... , Tsitavets U.S. Powerful all-solid-state multiwave laser for aerosol lidars. Opticheskii Zhurnal, 2014, vol. 81, pp. 20‒25. DOI: 10.1364/JOT.81.000571
8. A.G.V. de Brum, F.C. da Cruz Reviewed plan of the ALR, the laser rangefinder for the ASTER deep space mission to the triple asteroid 2001-SN263. Journal of Physics: Conference Series, XVIII Brazilian Colloquium on Orbital Dynamics 28 November to 2 December 2016, vol. 911, 012016. DOI: 10.1088/1742-6596/911/1/012016
9. Gerken M., Fritze J., Münzberg M., Weispfenning M. Military reconnaissance platform for the spectral range from the visible to the MWIR. Infrared Technology and Applications XLIII: Proc. of SPIE, 2019, vol. 10177, рр. 85‒100. DOI: 10.1117/12.2264440
10. Ma X., Bi J., Hou X., Chen W. High efficiency diode-pumped slab oscillator and amplifier for spacebased application. J. Optics & Laser Technology, 2011, vol. 43, no. 3, pp. 559‒562. DOI: 10.1016/j.optlastec.2010.07.016
11. Huang Y.J., Huang B.Y., Lin Y.C., Wang T.D., Tai P.T. Development of a high-energy Q-switched slab laser for targeting designation. Proc. of SPIE, Electro-Optical and Infrared Systems: Technology and Applications XV, 2018, vol. 10795, рр. 148‒153. DOI: 10.1117/12.2325287
12. Coyle D.B., Kay R.B., Stysley P.R., Poulios D. Efficient, reliable, long-lifetime, diode-pumped Nd:YAG laser for space-based vegetation topographical altimetry. Applied Optics, 2004, vol. 43, no. 27, pp. 5236‒5242. DOI: 10.1364/AO.43.005236
13. Coyle D.B., Kay R.B., Lindauer S.J. Design and performance of the vegetation canopy Lidar (VCL) laser transmitter. IEEE Aerospace Conference Proceedings, 2002, vol. 3, р. 3. DOI: 10.1109/AERO.2002.1035282
14. Frese E.A. Component-level selection and qualification for the Global Ecosystem Dynamics Investigation (GEDI) laser altimeter transmitter. Proc. of SPIE, Laser Radar Technology and Applications XXIII, 2018, vol. 10636, pp. 184‒193. DOI: 10.1117/12.2304032
15. White A.L. Wavelength Selection and WideTemperature-Range Operation of Neodymium-Doped Lasers: Thesis presented for the degree of Engineering Doctorate in Photonics. Laser Cavity Design. Heriot-Watt University School of Engineering and Physical Sciences, 2014, Ch. 1.1.4, p. 16.
16. Krebs D., Novo-Gradac A.-M., Li S., Lindauer S., Afzal R., Anthony W. Compact, passively Q-switched Nd:YAG laser for the MESSENGER mission to Mercury. Applied Optics, 2005, vol. 44, no. 9, pp. 1715‒1718. DOI: 10.1364/ao.44.001715
17. Wei Xie Temperature insensitive high energy Q-switched Nd:YAG slab laser. Laser Phys. Lett., 2017, vol. 14, no. 6, p. 5. DOI: 10.1088/1612-202X/aa6c7d8
18. McCarthy J.C., Young Y.E., Day R.C., Konves J., Ketteridge P.A., Snell K., Chicklis E.P. Athermal, Lightweight, Diode-Pumped, 1 micron Transmitter. Proc. of SPIE Solid State Lasers XIV, San Jose, Lasers and Applications in Science and Engineering, 2005, vol. 5707, рр. 237‒242. DOI: 10.1117/12.589994
19. Degnan J.J., Coyle D.B., Kay R.B. Effects of thermalization on Q-switched laser properties. IEEE Journal of Quantum Electronics, 1998, vol. 34, iss. 5, рр. 887‒899. DOI: 10.1109/3.668777
20. Koechner W. Nd:YAG. Solid-State Laser Engineering. Dr. Walter Koechner, 6 ed., Round Hill Publ., 2006, ch. 4.1.2, pp. 54‒61.
21. Lin Bo, Lee H.S., Prasad C.R. Temporal behavior of the laser pulse for intracavity optical parametric oscillator. Optics Express, 2007, vol. 15, no. 8, pp. 4902‒4908. DOI: 10.1364/OE.15.004902
22. Yoon S.J., Mackenzie J.I. Implications of the temperature dependence of Nd:YAG spectroscopic values for low temperature laser operation at 946 nm. Proc. of SPIE, Laser Sources and Applications II, 2014, p. 8, vol. 9135, p. 913503. DOI: 10.1117/12.2054333
Рецензия
Для цитирования:
Орехова В.Е., Кисель В.Э., Орехов К.А. Импульсный лазер с диодной накачкой для дальномеров, работающих в широком диапазоне температур. Приборы и методы измерений. 2023;14(1):27-37. https://doi.org/10.21122/2220-9506-2023-14-1-27-37
For citation:
Orekhova V.E., Kisel V.E., Orekhov K.A. Diode-Pumped Laser for Rangefinders Operating over Wide Temperature Range. Devices and Methods of Measurements. 2023;14(1):27-37. (In Russ.) https://doi.org/10.21122/2220-9506-2023-14-1-27-37
Просмотров: 258
Послать статью по эл. почте 