Avec l'application de la technologie de télémétrie laser dans des domaines tels que les aéronefs sans pilote, la surveillance des frontières et les systèmes autonomes, les intégrateurs de systèmes font face à un défi sérieux : comment réaliser des mesures à plus longue distance tout en garantissant la sécurité oculaire. Parmi les différentes solutions à longue distance, les lasers en verre d'erbium avec une longueur d'onde de travail de 1535 nm sont devenus le choix privilégié de nombreux intégrateurs de systèmes en raison de leurs avantages uniques.
Cet article expliquera en détail pourquoi les lasers en verre d'erbium peuvent réaliser des mesures à longue distance sans danger pour l'œil humain.
À propos des lasers à verre erbium
Les lasers en verre d'erbium sont un type de laser à état solide qui utilise des matériaux en verre dopés avec des ions d'erbium comme milieu de gain. Dans la plage de longueurs d'onde de communication (comme 1,54 μm), les ions d'erbium peuvent réaliser efficacement la conversion d'énergie et sont largement utilisés pour l'amplification laser et l'amélioration du signal. Ils s'appuient principalement sur l'excitation des ions d'erbium par une source de pompe pour convertir des photons à faible énergie en lasers à haute énergie, et réaliser l'amplification du signal par émission stimulée. Leur longueur d'onde de sortie est fortement adaptée à la fenêtre de transmission principale de la communication par fibre optique, ce qui leur permet de jouer un rôle significatif dans l'amélioration du signal pour la transmission de signaux optiques à longue distance. De plus, la longueur d'onde de 1535 nm se situe dans la plage de sécurité pour l'œil humain, avec une forte absorption atmosphérique. La cornée et le cristallin ont un taux d'absorption considérablement augmenté pour cette bande de longueur d'onde, réduisant ainsi considérablement le risque de dommages au rétine par le laser. Cela permet aux lasers en verre d'erbium de maintenir une puissance de sortie élevée tout en respectant les normes de sécurité oculaire de Classe 1M ou Classe I, adaptées à une surveillance à long terme dans des environnements urbains ou des zones peuplées. Leur largeur de ligne étroite et leurs caractéristiques de haute cohérence améliorent également leur capacité anti-interférence, et combinées à la technologie de détection cohérente, peuvent encore améliorer le rapport signal/bruit et la distance de détection.
Avantages des lasers en verre d'erbium dans la transmission à longue distance
Avantage de la longueur d'onde, faibles pertes :La longueur d'onde de sortie des lasers en verre d'erbium est concentrée dans la bande de 1530 à 1560 nm. Cette bande de fréquence est la "fenêtre dorée" pour la transmission à longue distance, avec une faible perte de transmission dans les fibres optiques et une haute pénétration.
Utilisation efficace de l'énergie :Lors de la transmission laser à longue distance, la puissance de sortie et la stabilité tendent à diminuer à mesure que la distance augmente. Pour cela, les lasers en verre d'erbium contiennent généralement des ions d'ytterbium, et les ions d'ytterbium peuvent absorber efficacement l'énergie de pompage et la transférer aux ions d'erbium, augmentant ainsi considérablement la puissance de sortie du laser et réalisant une utilisation efficace.
Émission directionnelle, qualité de faisceau stable :Dans la transmission laser à longue distance, de nombreux facteurs peuvent causer des pertes, parmi lesquels la divergence du faisceau en est un. Le faisceau laser s'élargit en diamètre avec la distance de transmission, entraînant une dispersion de l'énergie. Les lasers en verre d'erbium peuvent atteindre une sortie en mode transverse de base (TEM₀₀) grâce à la sélection de mode de la cavité résonante, garantissant une qualité de faisceau stable.
Avantages de l'intégration, amplification à coût-efficacité plus élevée :L'atténuation du signal est le principal goulot d'étranglement dans la transmission à longue distance. Le verre à erbium, dont la longueur d'onde est compatible avec les amplificateurs à fibre dopée à l'erbium (EDFA), peut amplifier directement les signaux atténués, permettant une transmission ultra-longue distance et ayant un meilleur rapport coût-efficacité.
Résumé
Le laser en verre d'erbium, avec ses performances uniques, présente des avantages significatifs dans la transmission de signaux laser à longue distance. Il peut réaliser des fonctions de mesure à longue distance tout en garantissant la sécurité oculaire, et est largement applicable à des scénarios ayant des exigences strictes en matière de performance, de sécurité et d'intégration système.
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