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磁光开关应用于测风激光雷达

发布时间: 2021-10-26

来源: 科技服务团

基本信息

合作方式: 技术服务
成果类型: 发明专利,实用新型专利,新品种,新技术
行业领域:
新能源产业
成果介绍

磁光开关作为一种新型的可以高速进行空间和时间切换的技术,在新型相控阵雷达、无人车载激光雷达、测风激光雷达、激光主动扫描寻的以及激光加工等领域有巨大的应用空间。

    磁光开关产品利用电磁感应原理和法拉第旋光效应改变入射光束的偏振态,结合使用双折射偏振分光晶体,使光束传播路径发生改变,从而实现不依赖于机械运动的对光路切换的功能。磁光开关集电磁学、偏振光学、晶体光学及成像光学等多学科技术于一体。

    自2000年于美国硅谷面世以来,我司的磁光开关系列产品从未停止过对自身的超越与创新,成功地服务于全球的光纤通信、光纤传感、仪器仪表、新能源以及国防军工领域的众多重要客户,已经成为高端光开关领域的标志性产品,引领全球磁光技术近二十年。被中国和美国的系列原创专利保护的我司磁光开关系列产品采用全固态晶体设计和独特的电磁学设计,对光路的切换过程不涉及任何机械运动部件,因而具有其它竞争技术如机械式光开关(MOM)和微机械式光开关(MEMS)等所无法比拟的卓越性能:高速切换(10us~30us),超长的寿命(超过1000亿次切换),超低功耗(不需要外电维持),高重复性(+/- ***)等等。

     在民品应用领域,通过与以色列Pentalum公司和美国NRG公司的合作,我司的磁光开关已经成功地应用于测风激光雷达中,在全球五大洲已布置300余台,最长不间断运行时间已经超过6年,为全球风力发电以及气象领域做出了贡献;通过与美国Lumentum(原名JDSU)和Ciena公司合作,我司磁光开关连续服务于全球长途骨干光纤网络重要节点中的ROADM(智能可调波长上下行模块)已超过十年,承载了全球长途骨干网络超过50%的流量。

磁光开关在以上所有领域的应用,都是利用了磁光开关对光路的切换不涉及任何机械运动部件的根本原理,从而可以取代机械传动马达或机械振镜对激光进行永远无须担心寿命的高速空间扫描,也就是说对空间进行高速切换;或者可以在具有不同时间延迟的不同光路之间进行快速切换,也就是说对时间进行高速切换。

测风激光雷达在风力发电和气象领域的应用正方兴未艾,和传统的测风塔或测风标杆手段相比较,测风工作可以更灵活机动,也可以测得更高高度的风,为风力发电和气象领域已经带来了革新。而在国防军工领域,狙击步枪弹道、大炮炮弹轨迹以及导弹、火箭运动轨迹都与风息息相关,激光雷达所提供的实时而精准的测风能力是这些国防科研领域所需要的。测风激光雷达与无人车载激光雷达类似,但又截然不同。测风激光雷达采集的则是空气中微米量级的气溶胶颗粒对激光的反射信号,测量的不仅仅是距离,更主要的是探测气溶胶颗粒运动所表征的风速和风向;同样地,为了解析风的三维运动矢量,激光也须对空间进行扫描。

测风激光雷达的特殊工作性质要求设备在野外可能极端恶劣环境中长期无人值守连续工作,因而对雷达本身以及其系统内部的所有光机电元器件提出了极高的可靠性要求。然而令人遗憾的是,目前商用机型中对于激光的扫描绝大部分仍是基于机械传动马达的旋转或者是机械式光开关的切换。

磁光开关由于不涉及任何可移动部件所具备的高速切换能力,可以给测风激光雷达带来春天:不仅仅是在长期切换寿命上可以得到有效保障,在激光的高速扫描能力上和传统机械扫描相比更是一个质的提升,为激光雷达系统性能的大幅提升带来可能。

经济效益情况:磁光开关的年收入2000万,净利润控制在350万元以上,利税增长率15%以上。社会效益情况:增加了资产投入以及物料的采购,产线扩产,增加了产线员工,扩大了销售,实现利税的增加。

浦芮斯磁光开关技术应用于测风激光雷达及其它科研领域,占据其独特性及持久性,并立足于持续的创新性,将领航先进技术路线,为行业产业提供强有力的技术支撑,持久服务于风电及光通信等领域。

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