Erbium glass laserMit einer für das menschliche Auge sicheren Wellenlänge von 1,53 μm, kompakter Bauform, hoher Einzelpulsenergie und stabiler Strahlqualität hat sich diese Laserlaser-Technologie zur zentralen Lichtquelle moderner Laserentfernungsmesssysteme entwickelt. Diese Wellenlänge liegt im atmosphärischen Transmissionsfenster und weist eine geringe Wasserabsorption sowie eine Dämpfung unterhalb des 1-μm-Bandes in bewölkter und nebliger Umgebung auf. Gleichzeitig erfüllt sie internationale Standards für die Augensicherheit und ermöglicht einen Langzeitbetrieb im Freien ohne zusätzlichen Schutz.

Ein typisches Gerät verwendet Erbium-Ytterbium-kodotiertes Phosphatglas als Verstärkungsmedium und einen seitlich oder endseitig gepumpten 940-nm-Halbleiterlaser. Erbiumionen absorbieren 940 nm und erfahren einen Yb → Er-Energietransfer, wodurch ein Vier-Niveau-Übergang bei 1,53 μm erreicht wird. Siehe Abbildung 1.

(Abbildung 1)

Aufgrund der langen Lebensdauer des oberen Energieniveaus von bis zu 8 ms kann das System ein Q-Switching-Verfahren mit niedriger Wiederholrate anwenden, um Einzelimpulsenergie im Mikro- oder Millifokusbereich in Nanosekunden mit einer Spitzenleistung im Megawattbereich zu erzielen und so das Signal-Rausch-Verhältnis der Entfernungsmessung effektiv zu verbessern.

Die Entfernungsmesskette besteht aus einem Laser, einer Sendeoptik, einem Empfangsteleskop, einer Lawinenfotodiode und einer Zeitmesseinheit. Siehe Abbildung 2.

(Abbildung 2)

Nachdem das System einen einzelnen Impuls ausgesendet hat, werden die Echo-Laufzeit Δt und die Entfernung R = c · Δt/2 aufgezeichnet. Die Wellenlänge von 1,53 μm entspricht einer extrem niedrigen Empfindlichkeit von Siliziumdetektoren. Daher werden InGaAs-Lawinenröhren in Verbindung mit Schmalbandfiltern zur Unterdrückung des Hintergrundlichts eingesetzt. Dank der hohen Impulsenergie können Entfernungen von mehreren Kilometern bis zu mehreren zehn Kilometern bei einer Wiederholrate von 0,1–1 Hz ohne Hochfrequenzakkumulation erfasst werden. Dies ermöglicht die Detektion einzelner Impulse und vereinfacht die Signalverarbeitung.

Hinsichtlich der Strahlformung weist der Laserstab einen Strahldurchmesser von 2–4 mm auf, der durch das Galileo-Teleskop um das 5–10-Fache aufgeweitet wird. Der Fernfeld-Divergenzwinkel wird auf 0,2–0,5 mrad komprimiert, wodurch die Energiedichte des Lichtflecks gewährleistet und der Einfluss atmosphärischer Szintillationen reduziert wird. Empfangend werden die Echos mit einem Cassegrain-Teleskop mit 80–150 mm Apertur gesammelt und auf das InGaAs-APD-System fokussiert.

Der erbium glass laser unabhängig entwickelt, produziert und vertrieben von RealLight ist bekannt für seine hohe Zuverlässigkeit und Kosteneffizienz. Bei Fragen stehen wir Ihnen gerne zur Verfügung.

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