W obliczu rosnącej wydajności i precyzji branży geodezji i kartografii, lasery światłowodowe 1,5 μm stają się główną siłą napędową wzrostu rynku w dwóch głównych obszarach: geodezji bezzałogowej i geodezji ręcznej, dzięki ich głębokiej adaptacji do wymagań terenu. Wraz z gwałtownym wzrostem zastosowań, takich jak geodezja niskopoziomowa i mapowanie awaryjne z wykorzystaniem dronów, a także iteracją ręcznych urządzeń skanujących w kierunku wysokiej precyzji i mobilności, globalny rynek laserów światłowodowych 1,5 μm do geodezji przekroczył 1,2 miliarda juanów do 2024 roku, przy czym popyt na bezzałogowe statki powietrzne i urządzenia ręczne stanowi ponad 60% całości, utrzymując średnioroczną stopę wzrostu na poziomie 8,2%. Za tym gwałtownym wzrostem popytu kryje się idealne połączenie unikalnej wydajności pasma 1,5 μm z rygorystycznymi wymaganiami dotyczącymi dokładności, bezpieczeństwa i adaptacji do warunków środowiskowych w scenariuszach geodezyjnych.
1. Przegląd produktu
Seria laserów światłowodowych 1,5 μm firmy Lumispot wykorzystuje technologię wzmocnienia MOPA, która charakteryzuje się wysoką mocą szczytową i wydajnością konwersji elektrooptycznej, niskim współczynnikiem szumu ASE i szumu nieliniowego oraz szerokim zakresem temperatur pracy, co czyni ją idealnym źródłem emisji laserowej LiDAR. W systemach geodezyjnych, takich jak LiDAR i LiDAR, laser światłowodowy 1,5 μm jest używany jako główne źródło światła emitującego, a jego wskaźniki wydajności bezpośrednio określają „dokładność” i „szerokość” detekcji. Wydajność tych dwóch wymiarów jest bezpośrednio związana z wydajnością i niezawodnością bezzałogowych statków powietrznych w pomiarach terenu, rozpoznawaniu celów, patrolowaniu linii energetycznych i innych scenariuszach. Z punktu widzenia praw transmisji fizycznej i logiki przetwarzania sygnałów, trzy podstawowe wskaźniki: moc szczytowa, szerokość impulsu i stabilność długości fali są kluczowymi zmiennymi wpływającymi na dokładność i zasięg detekcji. Ich mechanizm działania można rozłożyć na cały łańcuch „transmisji sygnału, transmisji atmosferycznej, odbicia sygnału do celu, odbioru sygnału”.
2. Pola zastosowań
W dziedzinie bezzałogowych pomiarów geodezyjnych i kartografii lotniczej, popyt na lasery światłowodowe 1,5 μm gwałtownie wzrósł ze względu na ich precyzyjną rozdzielczość w newralgicznych momentach operacji lotniczych. Platforma bezzałogowego statku powietrznego ma ścisłe ograniczenia dotyczące objętości, masy i zużycia energii ładunku, podczas gdy kompaktowa konstrukcja i lekkość lasera światłowodowego 1,5 μm pozwalają na zmniejszenie masy systemu radaru laserowego do jednej trzeciej masy tradycyjnego sprzętu, idealnie dostosowując się do różnych typów bezzałogowych statków powietrznych, takich jak wielowirnikowce i stałopłaty. Co ważniejsze, pasmo to znajduje się w „złotym oknie” transmisji atmosferycznej. W porównaniu z powszechnie stosowanym laserem 905 nm, jego tłumienie transmisji jest zmniejszone o ponad 40% w złożonych warunkach meteorologicznych, takich jak mgła i kurz. Dzięki mocy szczytowej do kW, dron może osiągnąć zasięg wykrywania ponad 250 metrów dla celów o współczynniku odbicia 10%, rozwiązując problem „niedostatecznej widoczności i pomiaru odległości” dla bezzałogowych statków powietrznych podczas pomiarów w terenach górskich, pustynnych i innych regionach. Jednocześnie, doskonałe zabezpieczenia ludzkiego oka – zapewniające moc szczytową ponad 10 razy większą niż laser 905 nm – umożliwiają dronom operowanie na niskich wysokościach bez konieczności stosowania dodatkowych osłon, co znacznie poprawia bezpieczeństwo i elastyczność w obszarach obsługiwanych przez ludzi, takich jak geodezja miejska i kartografia rolna.
W dziedzinie ręcznego geodezji i kartografii, rosnące zapotrzebowanie na lasery światłowodowe 1,5 μm jest ściśle związane z podstawowymi wymaganiami dotyczącymi przenośności urządzeń i wysokiej precyzji. Nowoczesny ręczny sprzęt geodezyjny musi równoważyć możliwość adaptacji do złożonych warunków i łatwość obsługi. Niski poziom szumów i wysoka jakość wiązki laserów światłowodowych 1,5 μm umożliwiają skanerom ręcznym osiągnięcie dokładności pomiaru na poziomie mikrometrów, spełniając tym samym wysokie wymagania dotyczące precyzji, takie jak digitalizacja zabytków kultury i wykrywanie podzespołów przemysłowych. W porównaniu z tradycyjnymi laserami 1,064 μm, ich odporność na zakłócenia jest znacznie zwiększona w warunkach silnego oświetlenia zewnętrznego. W połączeniu z bezkontaktowymi właściwościami pomiarowymi, lasery te umożliwiają szybkie uzyskiwanie trójwymiarowych chmur punktów w sytuacjach takich jak renowacja zabytkowych budynków czy miejsca akcji ratunkowych, bez konieczności wstępnego przetwarzania danych. Co jeszcze bardziej godne uwagi, jego kompaktowa konstrukcja umożliwia integrację z urządzeniami przenośnymi o wadze poniżej 500 gramów, przy szerokim zakresie temperatur od -30 ℃ do +60 ℃, dzięki czemu doskonale dopasowuje się do potrzeb operacji o zróżnicowanym scenariuszu, takich jak badania terenowe i inspekcje warsztatowe.
Z perspektywy swojej podstawowej roli, lasery światłowodowe 1,5 μm stały się kluczowym urządzeniem do przekształcania możliwości geodezyjnych. W geodezji bezzałogowej stanowią one „serce” radaru laserowego, osiągając dokładność pomiaru na poziomie centymetra dzięki nanosekundowym impulsom wyjściowym, dostarczając dane o wysokiej gęstości chmur punktów do modelowania terenu 3D i wykrywania obcych obiektów na liniach energetycznych oraz zwiększając wydajność geodezji bezzałogowej ponad trzykrotnie w porównaniu z metodami tradycyjnymi. W kontekście geodezji krajowej, ich zdolność wykrywania dalekiego zasięgu pozwala na wydajne pomiary 10 kilometrów kwadratowych na lot, z kontrolą błędów danych w zakresie 5 centymetrów. W dziedzinie geodezji ręcznej umożliwiają urządzeniom osiągnięcie doświadczenia operacyjnego typu „skanuj i pobierz”: w ochronie dziedzictwa kulturowego mogą precyzyjnie rejestrować szczegóły tekstury powierzchni reliktów kulturowych i dostarczać modele 3D na poziomie milimetra do cyfrowej archiwizacji. W inżynierii odwrotnej można szybko uzyskać dane geometryczne złożonych komponentów, przyspieszając iteracje projektowania produktów. W geodezji i kartografii kryzysowej, dzięki możliwości przetwarzania danych w czasie rzeczywistym, trójwymiarowy model dotkniętego obszaru można wygenerować w ciągu godziny od wystąpienia trzęsień ziemi, powodzi i innych katastrof, co stanowi kluczowe wsparcie w podejmowaniu decyzji dotyczących akcji ratunkowych. Od szeroko zakrojonych pomiarów lotniczych po precyzyjne skanowanie terenu, laser światłowodowy o długości fali 1,5 μm wprowadza branżę geodezyjną w nową erę „wysokiej precyzji i wysokiej wydajności”.
3. Główne zalety
Istotą zakresu detekcji jest maksymalna odległość, z jakiej fotony emitowane przez laser mogą pokonać tłumienie atmosferyczne i straty odbicia od celu, a jednocześnie zostać przechwycone przez odbiornik jako sygnały efektywne. Następujące wskaźniki jasnego źródła lasera światłowodowego 1,5 μm bezpośrednio dominują w tym procesie:
① Moc szczytowa (kW): standardowa 3 kW przy 3 ns i 100 kHz; ulepszony produkt 8 kW przy 3 ns i 100 kHz to „główna siła napędowa” zakresu detekcji, reprezentująca natychmiastową energię emitowaną przez laser w pojedynczym impulsie i kluczowy czynnik decydujący o sile sygnałów dalekosiężnych. W przypadku detekcji dronów fotony muszą pokonać setki, a nawet tysiące metrów w atmosferze, co może powodować tłumienie z powodu rozpraszania Rayleigha i absorpcji aerozolu (chociaż pasmo 1,5 μm należy do „okna atmosferycznego”, nadal występuje tłumienie). Jednocześnie odblaskowość powierzchni docelowej (np. różnice w roślinności, metalach i skałach) również może prowadzić do utraty sygnału. Gdy moc szczytowa zostanie zwiększona, nawet po tłumieniu na dużym zasięgu i utracie odbicia, liczba fotonów docierających do końca odbiorczego może nadal spełniać „próg stosunku sygnału do szumu”, tym samym rozszerzając zasięg wykrywania — na przykład, zwiększając moc szczytową lasera światłowodowego 1,5 μm z 1 kW do 5 kW, w tych samych warunkach atmosferycznych, zasięg wykrywania celów o 10% współczynniku odbicia można rozszerzyć z 200 metrów do 350 metrów, rozwiązując bezpośrednio problem „braku możliwości pomiaru z dużej odległości” w scenariuszach badań na dużą skalę, takich jak obszary górskie i pustynie w przypadku dronów.
② Szerokość impulsu (ns): regulowana w zakresie od 1 do 10 ns. Standardowy produkt charakteryzuje się dryftem temperatury szerokości impulsu w pełnej temperaturze (-40–85°C) ≤ 0,5 ns; ponadto może osiągnąć dryft temperatury szerokości impulsu w pełnej temperaturze (-40–85°C) ≤ 0,2 ns. Wskaźnik ten jest „skalą czasową” dokładności pomiaru odległości, reprezentującą czas trwania impulsów laserowych. Zasada obliczania odległości dla detekcji dronów jest następująca: „odległość = (prędkość światła x czas przelotu impulsu w obie strony)/2”, zatem szerokość impulsu bezpośrednio determinuje „dokładność pomiaru czasu”. Zmniejszenie szerokości impulsu powoduje wzrost „ostrości czasowej” impulsu, a błąd czasowy między „czasem emisji impulsu” a „czasem odbioru impulsu odbitego” po stronie odbiorczej ulega znacznemu zmniejszeniu.
③ Stabilność długości fali: w zakresie 1 pm/℃, szerokość linii przy pełnej temperaturze 0,128 nm stanowi „kotwicę dokładności” w warunkach zakłóceń środowiskowych, a zakres fluktuacji długości fali wyjściowej lasera wraz ze zmianami temperatury i napięcia. System detekcji w paśmie długości fali 1,5 μm zazwyczaj wykorzystuje technologię „odbioru z dywersyfikacją długości fali” lub „interferometrii” w celu poprawy dokładności, a fluktuacje długości fali mogą bezpośrednio powodować odchylenia od wzorca pomiaru – na przykład, gdy dron pracuje na dużej wysokości, temperatura otoczenia może wzrosnąć z -10 ℃ do 30 ℃. Jeśli współczynnik temperaturowy długości fali lasera światłowodowego 1,5 μm wynosi 5 pm/℃, długość fali będzie fluktuować o 200 pm, a odpowiadający temu błąd pomiaru odległości wzrośnie o 0,3 milimetra (wynikający ze wzoru korelacyjnego między długością fali a prędkością światła). Szczególnie w przypadku patrolowania linii energetycznych przez bezzałogowe statki powietrzne konieczne jest zmierzenie precyzyjnych parametrów, takich jak zwis przewodu i odległość między liniami. Niestabilna długość fali może prowadzić do odchyleń danych i mieć wpływ na ocenę bezpieczeństwa linii. Laser 1,5 μm wykorzystujący technologię blokowania długości fali może kontrolować stabilność długości fali w zakresie 1 pm/℃, zapewniając dokładność wykrywania na poziomie centymetra, nawet w przypadku zmian temperatury.
④ Synergia wskaźników: „równoważnik” między dokładnością a zasięgiem w rzeczywistych scenariuszach wykrywania dronów, gdzie wskaźniki nie działają niezależnie, lecz współpracują ze sobą lub ograniczają się wzajemnie. Na przykład, zwiększenie mocy szczytowej może wydłużyć zasięg detekcji, ale konieczna jest kontrola szerokości impulsu, aby uniknąć spadku dokładności (równowaga między „dużą mocą a wąskim impulsem” musi zostać osiągnięta poprzez technologię kompresji impulsów); Optymalizacja jakości wiązki może jednocześnie poprawić zasięg i dokładność (koncentracja wiązki zmniejsza straty energii i zakłócenia pomiaru spowodowane nakładaniem się punktów świetlnych na duże odległości). Zaletą lasera światłowodowego 1,5 μm jest jego zdolność do synergistycznej optymalizacji „wysokiej mocy szczytowej (1–10 kW), wąskiej szerokości impulsu (1–10 ns), wysokiej jakości wiązki (M ² <1,5) i wysokiej stabilności długości fali (<1 pm/°C)” dzięki niskim stratom światłowodów i technologii modulacji impulsów. Dzięki temu osiągnięto podwójny przełom: „duży zasięg (300–500 metrów) i wysoką precyzję (na poziomie centymetrów)” w zakresie wykrywania bezzałogowych statków powietrznych, co stanowi również jego podstawową konkurencyjność w zastępowaniu tradycyjnych laserów 905 nm i 1064 nm w pomiarach wykonywanych przy użyciu bezzałogowych statków powietrznych, akcjach ratowniczych i innych scenariuszach.
Możliwość dostosowania
✅ Wymagania dotyczące stałej szerokości impulsu i dryftu temperaturowego szerokości impulsu
✅ Typ wyjścia i gałąź wyjściowa
✅ Referencyjny współczynnik rozszczepienia gałęzi światła
✅ Średnia stabilność mocy
✅ Popyt na lokalizację
Czas publikacji: 28-10-2025