Technologie bei Lumexis

Laserquellentechnologiefür OEM-Systeme.

Lumexis entwickelt die optischen, elektronischen, thermischen und fertigungstechnischen Technologien hinter Laser-Entfernungsmessermodulen, faser gekoppelten Lasern, LiDAR-Laserquellen und Erbium-Glas-Laserquellen. Wir verbinden Quellenphysik mit Systemintegration und reproduzierbarer Produktion.

Engineering auf QuellenebenePuls, Spektrum, Strahl und Leistung
Systembewusstes DesignOptik, Elektronik und Schnittstellen
ProzessdisziplinVerpackung, Screening und Verifizierung
Ingenieure betreiben einen terrestrischen LiDAR-Scanner während der Infrastrukturinspektion LiDAR · Infrastrukturvermessung
Laserscanning im Feld Gepulste Distanzmessung übersetzt in eine dreidimensionale Baustellenaufzeichnung · Foto: NIST
01 / Gepulste TOF-Entfernungsmessung

Gepulste Time-of-Flight-Technologie für Laser-Entfernungsmessermodule.

Ein gepulster Laser-Entfernungsmessgerät misst die Umlaufzeit des Lichts. Die Gleichung ist einfach. Eine brauchbare Antwort über wechselnde Ziele und Umgebungen hinweg zu liefern, ist die eigentliche technische Aufgabe.

Reichweite = Lichtgeschwindigkeit × Umlaufzeit / 2

Der Sender startet einen kurzen optischen Puls. Empfängeroptiken sammeln einen kleinen Teil der reflektierten Energie, eine Avalanche-Photodiode wandelt sie in ein elektrisches Signal um, und schnelle Zeitmesselektronik schätzt das Intervall zwischen Emission und Rückkehr.

01PulsansteuerungDefiniert das Emissionsereignis
02SendeoptikFormt Divergenz und Spotgröße
03ZielrückkehrVariiert mit Reichweite und Reflexionsgrad
04APD-EmpfängerWandelt schwache Echos in Strom um
05Zeitmess-EngineBerechnet Entfernung aus Δt
01

Energie und Pulsbreite

Bei gegebener Pulsenergie erzeugen kürzere Pulse eine höhere Spitzenleistung. Das sinnvolle Gleichgewicht hängt vom Ziel, der Empfängerbandbreite, der Wiederholstrategie und den Systembeschränkungen ab.

02

Divergenz und Zielabdeckung

Die Strahldivergenz steuert die Spotgröße mit der Entfernung. Ein kleinerer Spot kann die Energiedichte auf kompakten Zielen verbessern, aber Ausrichtung, Justage und Sichtfeldtoleranzen müssen praktikabel bleiben.

03

Empfängeröffnung und Rauschen

Eine größere effektive Apertur sammelt mehr Rücklicht. Die Detektionsleistung hängt weiterhin von optischer Transmission, Detektorverstärkung, analoger Bandbreite, Umgebungshintergrund und Schwellenstrategie ab.

04

Atmosphäre und Zielreflexion

Sichtweite, wellenlängenabhängige Dämpfung, Zielgröße, Oberflächenreflexion und Einfallswinkel beeinflussen alle das Echo, das den Empfänger erreicht.

Technische Implikation

Die maximale Reichweite ist keine Eigenschaft einer einzelnen Komponente. Sie ist das Ergebnis des vollständigen Link-Budgets, einschließlich Quelle, Strahl, Ziel, Atmosphäre, Empfänger und Signalverarbeitungskette.

Lumexis-1535-nm-Laserentfernungsmesser-Modulplattform in mehreren mechanischen Formaten
Lumexis-Entfernungsmesser-Modulplattform
02 / Erbium-Glas-Laserquellen

1535-nm-Erbium-Glas-Lasertechnologie.

Erbium-dotiertes Glas bietet ein Festkörper-Verstärkungsmedium im 1,5-µm-Spektralbereich. Lumexis integriert Pumpquelle, Verstärkungsmedium, Resonator, Gehäuse und Ansteuerbedingungen als eine kompakte Pulsquellenplattform.

Diodenpumpe · Erbiumglas · Nanosekundenausgang

Das technische Ziel ist es, einen kontrollierten elektrischen Ansteuerpuls in wiederholbare optische Energie umzuwandeln, während die Quelle kompakt genug bleibt für die Integration in ein Laser-Entfernungsmessermodul oder ein wissenschaftliches Instrument.

01

Pump-zu-Verstärkungs-Abstimmung

Die Halbleiterpumpe, die Erbiumglas-Absorption und der Ansteuerpuls müssen abgestimmt sein, damit gespeicherte Energie effizient aufgebaut wird, ohne unnötige thermische Last.

02

Nanosekunden-Pulsbildung

Resonator- und Verluststeuerungsdesign setzen gespeicherte Energie als kurzen Puls frei. Pulsenergie, -breite, Wiederholrate und Strahlqualität werden als verknüpfte Parameter behandelt.

03

Optomechanische Stabilität

Submillimeter-Optikelemente und -Schnittstellen benötigen kontrollierte Platzierung, Verbindung und Kontaminationsmanagement, um Ausrichtung und Ausgangskonsistenz zu erhalten.

04

Elektrischer Schutz und Ansteuersteuerung

Der Laser-Diodenstrom muss ohne Überschwingen oder Spannungsspitzen gesteuert werden. Elektrostatische Handhabung, saubere optische Oberflächen und zuverlässige Wärmeübertragung bleiben Teil des Quellendesigns.

Was wir optimieren

Wellenlänge, Pulsenergie, Pulsbreite, Wiederholrate, Strahlqualität, Divergenz, elektrische Ansteuerung und mechanische Hülle werden gegen die Anforderungen des fertigen Systems abgewogen.

Kompakte Lumexis Erbium-Glas-Laserquellen-Pakete für gepulste Ausgabe bei 1535 nm
Kompakte Erbium-Glas-Laserquellenfamilie
03 / Faserkopplung

Faserkopplung und Wellenlängensteuerung für Diodenlaser.

Faserkopplung wandelt den asymmetrischen Ausgang eines oder mehrerer Diodenemitter in eine definierte Faserschnittstelle um. Das Ergebnis ist eine Quelle, die vorhersehbarer geführt, integriert und gewartet werden kann.

Strahlkonditionierung · aktive Ausrichtung · Faserübertragung

Hohe Kopplungseffizienz hängt davon ab, den optischen Phasenraum des Emitters an den Faserkern und die numerische Apertur anzupassen. Das erfordert Strahlformung, Ausrichtungskontrolle, stabile Fixierung und eine thermische Struktur, die den optischen Pfad nicht aus der Position zieht.

01KollimierenSteuerung der Divergenz in schneller und langsamer Achse
02KombinierenOptische Kanäle in nutzbare Helligkeit anordnen
03FokussierenSpot- und Winkelinhalt an die Faser anpassen
04FixierenDie ausgerichtete Schnittstelle für reproduzierbare Ausgabe fixieren
01

Kerndurchmesser und numerische Apertur

Faserkern und NA bestimmen den Akzeptanzraum für den fokussierten Strahl. Sie beeinflussen auch die gelieferte Helligkeit, Biegeempfindlichkeit und nachgelagerte Optik.

02

Aktive Ausrichtung

Die Kopplung wird optimiert, während die optische Leistung überwacht wird. Automatisierte Ausrichtung hilft, die Position mit dem höchsten Wert zu finden und zu halten, bevor die Baugruppe fixiert wird.

03

Optionale Wellenlängen-Stabilisierung

Ausgewählte Pumpquellen-Konfigurationen verwenden spektrale Sperrung, um die Ausgabe zu verengen und Wellenlängenbewegungen mit Strom oder Temperatur zu reduzieren, was absorptionsempfindliches Pumpen unterstützt.

04

Rückreflexions- und Schnittstellenmanagement

Steckerzustand, Endflächenreinheit, Rücklicht-Exposition, Biegeradius und leitfähige Kühlung werden als Teil des installierten optischen Pfads überprüft.

Integrationswert

Eine kontrollierte Faserschnittstelle reduziert Freiraum-Ausrichtungsarbeit im Instrument des Kunden und erleichtert die gemeinsame Spezifikation von Wellenlänge, Leistung, Faserkern, Stecker und Gehäuseoptionen.

Automatisierte Faserkopplungsausrüstung für die Präzisionsausrichtung von Laserquellen
Automatisierte Faserkopplungs-Ausrichtung
04 / Gepulste Faserlaserquellen

1,5 µm gepulste Faserlasertechnologie für LiDAR.

Lumexis 1,5 µm gepulster Faserlaser Plattformen kombinieren Pulserzeugung, Faserverstärkung, Überwachung, Triggersteuerung und thermisches Design in kompakten, integrationsbereiten Formaten.

1,5 µm Band · externer Trigger · Referenzausgang

Eine gepulste Faserquelle trennt Pulsdefinition von Leistungsskalierung. Der Puls wird bei niedriger Leistung geformt, durch einen kontrollierten Faserpfad verstärkt und über eine stabile Ausgangsschnittstelle geliefert. Die tatsächliche optische Topologie wird je nach Modell und Leistungsziel ausgewählt.

01AuslöserLegt Pulszeitpunkt fest
02Seed-PulsDefiniert zeitliches Verhalten
03FaserverstärkungSkaliert Pulsenergie
04ÜberwachenBietet Zeitreferenz
05AusgangLiefert durch Faser
01

Spitzenleistung und Durchschnittsleistung

Pulsbreite, Wiederholrate und Pulsenergie bestimmen gemeinsam Spitzen- und Durchschnittsleistung. Die Erhöhung eines Parameters kann thermische Last, Verstärkungssättigung und nichtlineares Verhalten anderswo verändern.

02

Spektrale und nichtlineare Steuerung

Verstärkungsverteilung, Faserlänge und Betriebspunkt werden so konstruiert, dass verstärkte spontane Emission und nichtlineare Verzerrung innerhalb der definierten Grenzen des Modells bleiben.

03

Trigger- und Zeitreferenz

Externe Differenztriggerung und ein optischer Referenzausgang können die Emission mit Scan-, Erfassungs- oder Entfernungsmessungselektronik ausrichten und gleichzeitig Verzögerungscharakterisierung unterstützen.

04

Leitfähiger thermischer Pfad

Stabile Ausgabe erfordert eine definierte Montagefläche, gleichmäßige Klemmkraft und einen niederohmigen thermischen Pfad in das Gehäuse oder die Kühlplatte des Kunden.

Systemwert

Faserlieferung, elektronische Steuerung und Referenzzeitpunkt reduzieren die Anzahl separater Funktionen, die ein OEM-Team um die optische Quelle herum zusammenbauen muss.

Kompakte Lumexis 1,5-Mikrometer gepulste Faserlaserquellen-Module mit Faserausgang
1,5 µm gepulste Faserlaserplattform
05 / Elektronik und Schnittstellen

Laser-Entfernungsmesser-Empfängerelektronik und Schnittstellen.

Die Empfänger- und Steuerkette verbindet die optische Leistung mit dem Host-System. Sie muss schwache Signale auflösen, starke Rückgaben überstehen und unter realen Betriebsbedingungen vorhersehbar kommunizieren.

APD · analoge Frontend · Timing · UART / TTL / RS422

In einem Entfernungsmesser definiert die Elektronik, wann ein Puls ausgelöst wird, wie eine Rückgabe erkannt wird und wie ein Entfernungswert gemeldet wird. Detektorverstärkung, Frontend-Bandbreite, Zeitauflösung und Schwellenlogik werden als eine Signalkette konstruiert.

01

APD-Echoempfang

Eine Lawinenphotodiode bietet interne Verstärkung für schwache optische Rückgaben. Vorspannungs- und Verstärkungseinstellungen müssen Temperatur, Rauschen, Hintergrundlicht und den erwarteten Echobereich berücksichtigen.

02

Analoger Dynamikbereich

Die Front-End-Elektronik muss entfernte schwache Echos erkennen und gleichzeitig Sättigung oder Schäden durch unerwartet starke Nahreflexionen vermeiden. Optische und elektronische Schutzstrategien werden gemeinsam betrachtet.

03

Timing und Kalibrierung

Die Auflösung wird durch Pulsform, Detektorbandbreite, Komparatorverhalten, Taktauflösung und feste Verzögerungen beeinflusst. Die Kalibrierung bildet das gemessene Intervall auf den physikalischen optischen Pfad ab.

04

Host-System-Kommunikation

Serielle Schnittstellen und definierte Befehlssätze unterstützen Entfernungssteuerung, Statusmeldung und Sekundärentwicklung. Schnittstellenpegel und Protokoll werden für jedes Modell bestätigt.

Integrationsdisziplin

Optische Fenster, Erdungsstrategie, Versorgungsqualität, Steckverbindersitz, Kommunikationspegel und mechanische Montage beeinflussen alle das Messergebnis. Die Schnittstellenprüfung beginnt vor dem Einbau des Moduls.

Geschlossenes Bare-Bar-Lasertestsystem mit optischer Halterung, Kühlausrüstung und Computersteuerung
Optische und elektrische Charakterisierung im Bare-Bar-Zustand
06 / Verpackung und Verifizierung

Präzisions-Laserpackaging und Zuverlässigkeitstests.

Präzisionspackaging hält den optischen Pfad, leitet Wärme ab, schützt empfindliche Schnittstellen und verwandelt ein Laborergebnis in ein reproduzierbares Produkt. Die Verifizierung schließt den Kreislauf zwischen Designabsicht und Produktionsausgabe.

01

Thermischer Pfad zuerst

Sperrschichttemperatur, Montageebenheit, Schnittstellenmaterial und Klemmkraft beeinflussen Ausgangsleistung, Wellenlänge und Betriebslebensdauer. Die Wärmeabfuhr ist Teil des optischen Designs.

02

Platzierung im Mikrometerbereich

Die-Bonden, optische Ausrichtung und Faserkopplung etablieren die Geometrie, die Strahlführung und Effizienz bestimmt.

03

Geschützte Verbindungen

Drahtbonden, Reflow und Gehäuseversiegelung schaffen stabile elektrische, mechanische und umgebungsbezogene Schnittstellen.

04

Messen, Prüfen, Verifizieren

Optische Charakterisierung, Alterung, Temperaturzyklen, Dimensionsprüfung und finale Leistungschecks identifizieren Abweichungen vor der Freigabe.

Technische Hinweise

Laserspezifikationen, Sicherheit und OEM-Integration.

01

Modellspezifische Leistung

Wellenlänge, Ausgangsleistung, Puls, Umgebungsbereich und Schnittstellenwerte müssen gegen das aktuelle Datenblatt und die auftragsspezifische Dokumentation bestätigt werden.

02

Systemebenen-Ergebnisse

Entfernungsmessbereich, Genauigkeit, optische Effizienz und thermische Stabilität hängen sowohl von der Quelle als auch von der Art ihrer Integration in das fertige System ab.

03

Lasersicherheit und Konformität

Laserklassifizierung und regulatorischer Status sind produkt- und konfigurationsspezifisch. Verwenden Sie den zutreffenden Prüfbericht, das Etikett und die Integrationsanweisungen anstelle einer reinen Wellenlängenannahme.

04

OEM-Überprüfung

Lumexis-Ingenieure prüfen optische, elektrische, thermische, mechanische und Schnittstellenanforderungen gemeinsam, bevor sie eine Standardplattform oder eine OEM-Laserquellenkonfiguration empfehlen.