láser de vidrio de erbioCon una longitud de onda segura de 1,53 μm para el ojo humano, un diseño compacto, alta energía de pulso único y calidad de haz estable, se ha convertido en la fuente de luz principal de los sistemas de medición láser actuales. Esta longitud de onda se encuentra dentro de la ventana de transmisión atmosférica, con un pico de absorción de agua bajo y una atenuación superior a la banda de 1 μm en entornos nublados y con niebla. Además, cumple con los estándares internacionales de seguridad ocular y puede funcionar durante largos periodos de tiempo en espacios abiertos sin protección adicional.

Un dispositivo típico utiliza vidrio de fosfato codopado con erbio e iterbio como medio de ganancia y un láser semiconductor de 940 nm bombeado lateral o frontalmente. Los iones de erbio absorben 940 nm y experimentan una transferencia de energía Yb → Er, logrando una transición de cuatro niveles a 1,53 μm. Como se muestra en la Figura 1.

(Figura 1)

Debido a la larga vida útil del nivel de energía superior, de hasta 8 ms, el sistema puede adoptar un método de conmutación Q de baja frecuencia de repetición para obtener energía de pulso único a nivel de microfoco o milifoco en nanosegundos, con una potencia pico en megavatios, mejorando eficazmente la relación señal-ruido de la medición de distancia.

La cadena de medición de distancias consta de un láser, óptica transmisora, telescopio receptor, fotodiodo de avalancha y unidad de medición de tiempo. Como se muestra en la Figura 2.

(Figura 2)

Tras la emisión de un único pulso, se registra el tiempo de vuelo del eco Δt y la distancia R = c · Δt/2. La longitud de onda de 1,53 μm corresponde a una respuesta extremadamente baja de los detectores de silicio, por lo que se utilizan tubos de avalancha de InGaAs junto con filtros de banda estrecha para suprimir la luz de fondo. Gracias a la alta energía del pulso, se pueden cubrir distancias de varios kilómetros a decenas de kilómetros con una frecuencia de repetición de 0,1 a 1 Hz, sin necesidad de acumulación de alta frecuencia, lo que permite la detección de pulsos individuales y simplifica el procesamiento de la señal.

En cuanto a la conformación del haz, la varilla láser tiene un diámetro de haz de 2 a 4 mm, que se expande de 5 a 10 veces gracias al telescopio Galileo. El ángulo de divergencia en campo lejano se comprime a 0,2-0,5 mrad, lo que garantiza la densidad energética del punto de luz y reduce la influencia de la centelleación atmosférica. El receptor utiliza un telescopio Cassegrain con una apertura de 80-150 mm para captar los ecos y enfocarlos en el sistema APD de InGaAs.

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