На хвилі модернізації геодезичної та картографічної галузі геодезичної інформації в напрямку ефективності та точності, волоконні лазери з довжиною хвилі 1,5 мкм стають основною рушійною силою зростання ринку у двох основних галузях: геодезії за допомогою безпілотних літальних апаратів та ручної геодезії, завдяки їхній глибокій адаптації до вимог місцевості. Зі стрімким зростанням таких застосувань, як геодезична зйомка на малих висотах та картографування в екстрених ситуаціях з використанням дронів, а також ітерацією портативних скануючих пристроїв у напрямку високої точності та портативності, обсяг світового ринку волоконних лазерів з довжиною хвилі 1,5 мкм для геодезії до 2024 року перевищив 1,2 мільярда юанів, при цьому попит на безпілотні літальні апарати та портативні пристрої становив понад 60% від загального обсягу, а середньорічний темп зростання становив 8,2%. За цим бумом попиту стоїть ідеальний резонанс між унікальною продуктивністю діапазону 1,5 мкм та суворими вимогами до точності, безпеки та екологічної адаптації в геодезичних сценаріях.
1. Огляд продукту
"Серія волоконних лазерів 1,5 мкм" від Lumispot використовує технологію посилення MOPA, яка має високу пікову потужність та ефективність електрооптичного перетворення, низький коефіцієнт шуму ASE та нелінійного ефекту, а також широкий робочий діапазон температур, що робить її придатною для використання як джерело лазерного випромінювання LiDAR. У геодезичних системах, таких як LiDAR та LiDAR, волоконний лазер 1,5 мкм використовується як основне джерело світла, а його показники продуктивності безпосередньо визначають "точність" та "широту" виявлення. Продуктивність цих двох вимірів безпосередньо пов'язана з ефективністю та надійністю безпілотних літальних апаратів у зйомці місцевості, розпізнаванні цілей, патрулюванні ліній електропередач та інших сценаріях. З точки зору фізичних законів передачі та логіки обробки сигналів, три основні показники: пікова потужність, ширина імпульсу та стабільність довжини хвилі, є ключовими змінними, що впливають на точність та дальність виявлення. Їх механізм дії можна розкласти по всьому ланцюгу "передачі сигналу, передачі атмосферного сигналу, відбиття цілі, прийому сигналу".
2. Галузі застосування
У сфері безпілотної аерофотозйомки та картографування попит на волоконні лазери з довжиною хвилі 1,5 мкм різко зріс завдяки їхній точній роздільній здатності у вирішенні проблемних питань під час повітряних операцій. Платформа безпілотних літальних апаратів має суворі обмеження щодо обсягу, ваги та енергоспоживання корисного навантаження, тоді як компактна конструкція та легкі характеристики волоконного лазера з довжиною хвилі 1,5 мкм дозволяють стиснути вагу лазерної радіолокаційної системи до однієї третини від традиційного обладнання, ідеально адаптуючись до різних типів моделей безпілотних літальних апаратів, таких як багатороторні та з фіксованим крилом. Що ще важливіше, цей діапазон розташований у «золотому вікні» атмосферного пропускання. Порівняно з поширеним лазером 905 нм, його ослаблення пропускання зменшується більш ніж на 40% за складних метеорологічних умов, таких як серпанок та пил. З піковою потужністю до кВт він може досягти відстані виявлення понад 250 метрів для цілей з відбивною здатністю 10%, вирішуючи проблему «нечіткої видимості та вимірювання відстані» для безпілотних літальних апаратів під час обстежень у гірських районах, пустелях та інших регіонах. Водночас, його чудові характеристики безпеки для людського ока, які забезпечують пікову потужність більш ніж у 10 разів більшу, ніж у лазера 905 нм, дозволяють безпілотникам працювати на малих висотах без необхідності додаткових захисних пристроїв, що значно підвищує безпеку та гнучкість роботи в таких зонах, як міська геодезична зйомка та сільськогосподарське картографування.
У сфері портативних геодезичних досліджень та картографування зростаючий попит на волоконні лазери з довжиною хвилі 1,5 мкм тісно пов'язаний з основними вимогами портативності пристроїв та високої точності. Сучасне портативне геодезичне обладнання повинно поєднувати адаптивність до складних сцен та простоту експлуатації. Низький рівень шуму та висока якість променя волоконних лазерів з довжиною хвилі 1,5 мкм дозволяють портативним сканерам досягати точності вимірювання на мікрометровому рівні, задовольняючи високі вимоги до точності, такі як оцифрування культурних реліквій та виявлення промислових компонентів. Порівняно з традиційними лазерами з довжиною хвилі 1,064 мкм, їхня здатність до перешкод значно покращується в умовах сильного освітлення на відкритому повітрі. У поєднанні з безконтактними характеристиками вимірювання, вони можуть швидко отримувати тривимірні дані хмари точок у таких сценаріях, як реставрація стародавніх будівель та місця аварійно-рятувальних робіт, без необхідності попередньої обробки цілей. Що ще більш примітно, так це те, що їх компактний дизайн корпусу може бути інтегрований у портативні пристрої вагою менше 500 грамів з широким діапазоном температур від -30 ℃ до +60 ℃, що ідеально адаптується до потреб багатосценарних операцій, таких як польові дослідження та інспекції майстерень.
З точки зору своєї основної ролі, волоконні лазери з довжиною хвилі 1,5 мкм стали ключовим пристроєм для зміни можливостей геодезичного дослідження. У геодезичному дослідженні за допомогою безпілотних літальних апаратів вони служать «серцем» лазерного радара, досягаючи точності вимірювання на сантиметровому рівні завдяки наносекундному імпульсному виходу, забезпечуючи дані хмар точок високої щільності для 3D-моделювання місцевості та виявлення сторонніх об'єктів на лініях електропередач, а також підвищуючи ефективність геодезичного дослідження за допомогою безпілотних літальних апаратів більш ніж утричі порівняно з традиційними методами; У контексті національного землевпорядкування, їхня здатність виявлення на великій відстані дозволяє ефективно обстежувати площу 10 квадратних кілометрів за політ, з похибками даних, контрольованими в межах 5 сантиметрів. У сфері ручного геодезичного дослідження вони дозволяють пристроям досягати робочого досвіду «скануй та отримай»: у сфері охорони культурної спадщини вони можуть точно фіксувати деталі текстури поверхні культурних реліквій та надавати 3D-моделі міліметрового рівня для цифрового архівування; У зворотному проектуванні можна швидко отримати геометричні дані складних компонентів, що прискорює ітерації проектування продукту; У аварійному геодезичному обстеженні та картографуванні, завдяки можливостям обробки даних у режимі реального часу, тривимірна модель постраждалої території може бути створена протягом однієї години після землетрусів, повеней та інших стихійних лих, що забезпечує критично важливу підтримку для прийняття рішень щодо рятувальних робіт. Від масштабних аерофотозйомок до точного сканування землі, волоконний лазер з довжиною хвилі 1,5 мкм веде геодезичну галузь до нової ери «високої точності + високої ефективності».
3. Основні переваги
Суть діапазону виявлення полягає в максимальному діапазоні, на якому фотони, що випромінюються лазером, можуть подолати атмосферне ослаблення та втрати відбиття від цілі, і все ще бути захопленими приймачем як ефективні сигнали. Наступні показники яскравого лазера джерела 1,5 мкм волоконного лазера безпосередньо домінують у цьому процесі:
① Пікова потужність (кВт): стандартно 3 кВт@3 нс та 100 кГц; Оновлений продукт 8 кВт@3 нс та 100 кГц є «основною рушійною силою» діапазону виявлення, що відображає миттєву енергію, що вивільняється лазером протягом одного імпульсу, і є ключовим фактором, що визначає силу сигналів на великі відстані. Під час виявлення дронів фотони повинні пройти сотні або навіть тисячі метрів через атмосферу, що може спричинити ослаблення через розсіювання Релея та поглинання аерозолем (хоча смуга 1,5 мкм належить до «атмосферного вікна», все ще існує власне ослаблення). Водночас, відбивна здатність поверхні цілі (наприклад, відмінності в рослинності, металах та гірських породах) також може призвести до втрати сигналу. Коли пікова потужність збільшується, навіть після ослаблення на великих відстанях та втрати відбиття, кількість фотонів, що досягають приймального кінця, все ще може відповідати "пороговому співвідношенню сигнал/шум", тим самим розширюючи дальність виявлення - наприклад, збільшуючи пікову потужність волоконного лазера з довжиною хвилі 1,5 мкм з 1 кВт до 5 кВт, за тих самих атмосферних умов, дальність виявлення цілей з коефіцієнтом відбиття 10% може бути розширена з 200 метрів до 350 метрів, що безпосередньо вирішує проблему "неможливості вимірювання на великі відстані" у масштабних сценаріях дослідження, таких як гірські райони та пустелі для дронів.
② Тривалість імпульсу (нс): регулюється від 1 до 10 нс. Стандартний продукт має температурний дрейф ширини імпульсу за повної температури (-40~85 ℃) ≤ 0,5 нс; крім того, він може досягати температурного дрейфу ширини імпульсу за повної температури (-40~85 ℃) ≤ 0,2 нс. Цей показник є «часовою шкалою» точності вимірювання відстані, що представляє тривалість лазерних імпульсів. Принцип розрахунку відстані для виявлення дронів такий: «відстань = (швидкість світла x час проходження імпульсу в обидва боки) / 2», тому ширина імпульсу безпосередньо визначає «точність вимірювання часу». Коли ширина імпульсу зменшується, «часова різкість» імпульсу збільшується, а похибка синхронізації між «часом випромінювання імпульсу» та «часом прийому відбитого імпульсу» на приймальному кінці значно зменшується.
③ Стабільність довжини хвилі: у межах 1 пм/℃ ширина лінії при повній температурі 0,128 нм є "точним якорем" за умов впливу навколишнього середовища, а діапазон коливань довжини хвилі лазерного випромінювання залежить від зміни температури та напруги. Система виявлення в діапазоні довжин хвиль 1,5 мкм зазвичай використовує технологію "рознесення довжин хвиль" або "інтерферометрію" для підвищення точності, а коливання довжини хвилі можуть безпосередньо спричиняти відхилення від контрольних показників вимірювання - наприклад, коли дрон працює на великій висоті, температура навколишнього середовища може підвищитися від -10 ℃ до 30 ℃. Якщо температурний коефіцієнт довжини хвилі волоконного лазера 1,5 мкм становить 5 пм/℃, довжина хвилі коливатиметься на 200 пм, а відповідна похибка вимірювання відстані збільшиться на 0,3 міліметра (отримано з формули кореляції між довжиною хвилі та швидкістю світла). Особливо під час патрулювання ліній електропередач безпілотними літальними апаратами необхідно вимірювати точні параметри, такі як провисання дроту та міжлінійна відстань. Нестабільна довжина хвилі може призвести до відхилення даних та вплинути на оцінку безпеки лінії; Лазер з довжиною хвилі 1,5 мкм, що використовує технологію фіксації довжини хвилі, може контролювати стабільність довжини хвилі в межах 1 пм/℃, забезпечуючи точність виявлення рівня до сантиметра навіть за змін температури.
④ Синергія індикаторів: «баланс» між точністю та дальністю у реальних сценаріях виявлення дронів, де індикатори не діють незалежно, а мають спільний або обмежувальний зв'язок. Наприклад, збільшення пікової потужності може розширити дальність виявлення, але необхідно контролювати ширину імпульсу, щоб уникнути зниження точності (баланс «висока потужність + вузький імпульс» необхідно досягти за допомогою технології стиснення імпульсів); Оптимізація якості променя може одночасно покращити дальність та точність (концентрація променя зменшує втрати енергії та перешкоди вимірювання, спричинені перекриттям світлових плям на великих відстанях). Перевага волоконного лазера 1,5 мкм полягає в його здатності досягати синергетичної оптимізації «високої пікової потужності (1-10 кВт), вузької ширини імпульсу (1-10 нс), високої якості променя (M²<1,5) та високої стабільності довжини хвилі (<1 пм/℃)» завдяки характеристикам низьких втрат волоконного середовища та технології імпульсної модуляції. Це досягає подвійного прориву: «велика відстань (300-500 метрів) + висока точність (сантиметровий рівень)» у виявленні безпілотних літальних апаратів, що також є його основною конкурентоспроможністю у заміні традиційних лазерів 905 нм та 1064 нм у геодезичних дослідженнях безпілотних літальних апаратів, аварійно-рятувальних роботах та інших сценаріях.
Налаштовується
✅ Вимоги до фіксованої ширини імпульсу та температурного дрейфу ширини імпульсу
✅ Тип виходу та гілка виходу
✅ Коефіцієнт розподілу світлової гілки
✅ Середня стабільність потужності
✅ Попит на локалізацію
Час публікації: 28 жовтня 2025 р.