エルビウムガラスレーザー人間の目に安全な動作波長1.53μm、コンパクトな形状、高い単一パルスエネルギー、安定したビーム品質を備えたこのレーザーは、現在のレーザー測距システムのコア光源となっています。この波長は、大気透過窓に位置し、水の吸収ピークが低く、曇りや霧の多い環境でも1μm帯よりも減衰が優れています。同時に、国際的な人間の目の安全基準を満たしており、追加の保護なしで屋外で長時間使用できます。

一般的なデバイスでは、利得媒体としてエルビウム・イッテルビウム共ドープリン酸ガラスを使用し、側面または端面励起の940 nm半導体レーザーを使用します。エルビウムイオンは940 nmを吸収し、Yb → Erエネルギー移動を起こして、1.53 μmの4準位遷移を実現します。図1に示します。

（図1）

上準位の寿命が最大8msと長いため、このシステムは低繰り返し周波数のQスイッチング方式を採用して、ナノ秒単位でマイクロフォーカスまたはミリフォーカスレベルの単一パルスエネルギーを得ることができ、ピーク電力はメガワットに達し、測距信号対雑音比を効果的に向上させることができます。

測距システムは、レーザー、送信光学系、受信望遠鏡、アバランシェフォトダイオード、および時間測定ユニットで構成されています。図2に示します。

（図2）

システムが単一パルスを発信した後、エコーの飛行時間 Δ t と距離 R=c ·Δ t/2 を記録します。1.53 μm の波長はシリコン検出器の応答が非常に低いため、背景光を抑制するために狭帯域フィルタと組み合わせて InGaAs アバランシェ管を使用します。パルスエネルギーが高いため、高周波蓄積を必要とせずに、0.1～1 Hz の繰り返し周波数で数キロメートルから数十キロメートルの範囲をカバーでき、単一パルス検出を実現し、信号処理を簡素化できます。

ビーム整形に関して言えば、レーザーロッドのビーム径は2～4mmで、ガリレオ望遠鏡によって5～10倍に拡大されます。遠視野発散角は0.2～0.5mradに圧縮され、光スポットのエネルギー密度を確保し、大気シンチレーションの影響を低減します。受信側では、80～150mm口径のカセグレン望遠鏡を用いて反射光を集光し、InG​​aAs APDシステムに照射します。

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