На волне модернизации геодезической и картографической геоинформационной отрасли в сторону эффективности и точности, 1,5-мкм волоконные лазеры становятся основной движущей силой роста рынка в двух основных областях беспилотной и ручной геодезической съемки благодаря своей глубокой адаптации к требованиям сцены. С взрывным ростом таких приложений, как съемка на малых высотах и экстренное картографирование с использованием дронов, а также итерацией портативных сканирующих устройств в сторону высокой точности и портативности, мировой размер рынка 1,5-мкм волоконных лазеров для геодезии превысит 1,2 млрд юаней к 2024 году, причем спрос на беспилотные летательные аппараты и портативные устройства составляет более 60% от общего объема, и сохраняет среднегодовой темп роста 8,2%. За этим бумом спроса стоит идеальный резонанс между уникальными характеристиками диапазона 1,5 мкм и строгими требованиями к точности, безопасности и адаптации к окружающей среде в сценариях съемки.
1. Обзор продукта
В серии волоконных лазеров Lumispot «1,5 мкм» используется технология усиления MOPA, которая обеспечивает высокую пиковую мощность и эффективность электрооптического преобразования, низкий коэффициент ASE и нелинейный шум, а также широкий диапазон рабочих температур, что делает её пригодной для использования в качестве источника лазерного излучения для лидаров. В геодезических системах, таких как лидары и лидары, в качестве основного источника излучения используется волоконный лазер с длиной волны 1,5 мкм, и его характеристики напрямую определяют «точность» и «ширину» обнаружения. Характеристики этих двух параметров напрямую связаны с эффективностью и надёжностью беспилотных летательных аппаратов при топографической съёмке, распознавании целей, патрулировании линий электропередач и других задачах. С точки зрения физических законов передачи и логики обработки сигналов, три основных показателя: пиковая мощность, ширина импульса и стабильность длины волны — являются ключевыми переменными, влияющими на точность и дальность обнаружения. Механизм их действия можно разложить на всю цепочку «передача сигнала, атмосферное излучение, отражение от цели, приём сигнала».
2. Области применения
В области беспилотной аэрофотосъемки и картографирования спрос на волоконные лазеры с длиной волны 1,5 мкм резко возрос благодаря их точному решению проблемных зон при проведении воздушных операций. Платформа беспилотного летательного аппарата имеет строгие ограничения по объёму, весу и энергопотреблению полезной нагрузки, в то время как компактная конструкция и малый вес волоконного лазера с длиной волны 1,5 мкм позволяют сократить вес лазерной радиолокационной системы до одной трети по сравнению с традиционным оборудованием, идеально адаптируясь к различным типам беспилотных летательных аппаратов, таким как многороторные и с фиксированным крылом. Что ещё более важно, этот диапазон находится в «золотом окне» атмосферной передачи. По сравнению с широко используемым лазером с длиной волны 905 нм, его затухание в сложных метеорологических условиях, таких как дымка и пыль, снижается более чем на 40%. Благодаря пиковой мощности до 1000 кВт он способен обнаруживать цели с отражательной способностью более 250 метров, решая проблему «нечёткой видимости и измерения расстояния» для беспилотных летательных аппаратов при съёмке в горных районах, пустынях и других регионах. Кроме того, его превосходные характеристики безопасности для человеческого глаза, обеспечивающие пиковую мощность, более чем в 10 раз превышающую мощность лазера с длиной волны 905 нм, позволяют дронам работать на малых высотах без необходимости использования дополнительных защитных устройств, что значительно повышает безопасность и гибкость работы с людьми, например, при городской съёмке и сельскохозяйственном картографировании.
В области портативной геодезии и картографии растущий спрос на волоконные лазеры с длиной волны 1,5 мкм тесно связан с основными требованиями к портативности и высокой точности устройств. Современное портативное геодезическое оборудование должно сочетать в себе адаптируемость к сложным объектам и простоту эксплуатации. Низкий уровень шума и высокое качество луча волоконных лазеров с длиной волны 1,5 мкм позволяют портативным сканерам достигать микрометровой точности измерений, отвечая таким требованиям, как оцифровка культурных реликвий и обнаружение промышленных компонентов. По сравнению с традиционными лазерами с длиной волны 1,064 мкм, его помехоустойчивость значительно улучшена в условиях яркого наружного освещения. В сочетании с бесконтактными характеристиками измерения он позволяет быстро получать трёхмерные данные облаков точек в таких ситуациях, как реставрация древних зданий и аварийно-спасательные работы, без необходимости предварительной обработки цели. Что еще более примечательно, его компактная конструкция позволяет интегрировать его в портативные устройства весом менее 500 граммов, с широким диапазоном рабочих температур от -30 ℃ до +60 ℃, что идеально подходит для нужд многоцелевых операций, таких как полевые обследования и проверки в цехах.
С точки зрения своей основной роли, 1,5-мкм волоконные лазеры стали ключевым устройством для преобразования возможностей геодезии. В геодезии с помощью беспилотных летательных аппаратов они служат «сердцем» лазерного радара, достигая сантиметровой точности измерения благодаря наносекундному импульсному выходу, предоставляя данные облака точек высокой плотности для трехмерного моделирования рельефа и обнаружения посторонних объектов на линиях электропередач, а также повышая эффективность геодезии с помощью беспилотных летательных аппаратов более чем в три раза по сравнению с традиционными методами; в контексте национальной геодезии их способность обнаружения на большом расстоянии позволяет достигать эффективной съемки 10 квадратных километров за один полет с погрешностью данных, контролируемой в пределах 5 сантиметров. В области портативной геодезии они позволяют устройствам достигать эксплуатационного опыта «сканирования и получения»: в области охраны культурного наследия они могут точно фиксировать детали текстуры поверхности культурных реликвий и предоставлять трехмерные модели миллиметрового уровня для цифрового архивирования; в обратном проектировании геометрические данные сложных компонентов могут быть быстро получены, что ускоряет итерации проектирования изделия; В экстренной геодезии и картографировании, благодаря возможностям обработки данных в реальном времени, трёхмерная модель пострадавшего района может быть создана в течение часа после землетрясений, наводнений и других катастроф, что оказывает критически важную поддержку при принятии решений по спасательным операциям. От крупномасштабных аэрофотосъёмок до точного сканирования наземных объектов, волоконный лазер с длиной волны 1,5 мкм выводит геодезическую отрасль на новый уровень «высокой точности и высокой эффективности».
3. Основные преимущества
Суть дальности обнаружения заключается в максимальном расстоянии, на котором фотоны, испускаемые лазером, могут преодолеть атмосферное затухание и потери, вызванные отражением от цели, и при этом быть зафиксированными приёмной стороной в виде эффективных сигналов. Следующие характеристики яркого источника лазера (1,5 мкм) напрямую определяют этот процесс:
① Пиковая мощность (кВт): стандартная 3 кВт при 3 нс и частоте 100 кГц; улучшенная модель 8 кВт при 3 нс и частоте 100 кГц является «основной движущей силой» дальности обнаружения, представляя собой мгновенную энергию, высвобождаемую лазером в течение одного импульса, и является ключевым фактором, определяющим мощность сигналов на больших расстояниях. При обнаружении дронов фотоны должны проходить сотни или даже тысячи метров в атмосфере, что может привести к затуханию сигнала из-за рэлеевского рассеяния и аэрозольного поглощения (хотя диапазон 1,5 мкм относится к «атмосферному окну», собственное затухание всё же присутствует). Кроме того, отражательная способность поверхности цели (например, различия в растительности, металлах и камнях) также может приводить к потере сигнала. При увеличении пиковой мощности, даже после затухания на большом расстоянии и потерь при отражении, количество фотонов, достигающих приемной стороны, все еще может соответствовать «порогову отношения сигнал/шум», тем самым расширяя диапазон обнаружения. Например, путем увеличения пиковой мощности 1,5 мкм волоконного лазера с 1 кВт до 5 кВт, при тех же атмосферных условиях диапазон обнаружения целей с отражательной способностью 10% может быть увеличен с 200 метров до 350 метров, что напрямую решает проблему «невозможности измерения на большом расстоянии» в сценариях крупномасштабной съемки, таких как горные местности и пустыни для дронов.
② Длительность импульса (нс): регулируется от 1 до 10 нс. Стандартный продукт имеет температурный дрейф длительности импульса в диапазоне температур от -40 до 85 ℃ (от -40 до 85 ℃) ≤ 0,5 нс; кроме того, он может достигать температурного дрейфа длительности импульса в диапазоне температур от -40 до 85 ℃ (от -40 до 85 ℃) ≤ 0,2 нс. Этот показатель является «шкалой времени» точности измерения расстояния, отражающей длительность лазерных импульсов. Принцип расчета расстояния для обнаружения дронов: «расстояние = (скорость света x время прохождения импульса туда и обратно)/2», поэтому длительность импульса напрямую определяет «точность измерения времени». При уменьшении длительности импульса увеличивается «временная резкость» импульса, и погрешность между «временем излучения импульса» и «временем приема отраженного импульса» на принимающей стороне значительно уменьшается.
③ Стабильность длины волны: ширина линии 0,128 нм при полной температуре в пределах 1 мкм/°C является «точечным ориентиром» в условиях воздействия окружающей среды и колебаний выходной длины волны лазера при изменении температуры и напряжения. Система обнаружения в диапазоне длин волн 1,5 мкм обычно использует технологию «приёма с разнесением по длине волны» или «интерферометрии» для повышения точности, а колебания длины волны могут напрямую приводить к отклонению эталонных значений измерений. Например, когда дрон работает на большой высоте, температура окружающей среды может повышаться от -10°C до 30°C. Если температурный коэффициент длины волны волоконного лазера с длиной волны 1,5 мкм составляет 5 мкм/°C, длина волны будет колебаться на 200 мкм, а соответствующая погрешность измерения расстояния увеличится на 0,3 мм (выводится из формулы корреляции между длиной волны и скоростью света). Особенно при патрулировании линий электропередач с помощью беспилотных летательных аппаратов необходимо измерять точные параметры, такие как провисание провода и расстояние между линиями. Нестабильная длина волны может привести к отклонению данных и повлиять на оценку безопасности линии; 1,5-мкм лазер с технологией блокировки длины волны может контролировать стабильность длины волны в пределах 1 мкм/℃, обеспечивая точность обнаружения на уровне сантиметров даже при изменении температуры.
④ Синергия индикаторов: «балансир» между точностью и дальностью в реальных сценариях обнаружения дронов, где индикаторы действуют не независимо, а взаимодействуют или ограничивают друг друга. Например, увеличение пиковой мощности может расширить дальность обнаружения, но необходимо контролировать длительность импульса, чтобы избежать снижения точности (баланс «высокая мощность + узкий импульс» достигается с помощью технологии сжатия импульсов); оптимизация качества луча может одновременно повысить дальность и точность (концентрация луча снижает потери энергии и помехи измерениям, вызванные перекрытием световых пятен на больших расстояниях). Преимущество волоконного лазера с длиной волны 1,5 мкм заключается в его способности достигать синергетической оптимизации «высокой пиковой мощности (1–10 кВт), узкой длительности импульса (1–10 нс), высокого качества луча (M² < 1,5) и высокой стабильности длины волны (< 1 мкм/℃)» благодаря низким потерям в оптоволоконной среде и технологии импульсной модуляции. Это обеспечивает двойной прорыв: «дальнее (300–500 метров) + высокая точность (сантиметровый уровень)» в обнаружении беспилотных летательных аппаратов, что также является его основным конкурентным преимуществом при замене традиционных лазеров с длиной волны 905 нм и 1064 нм в беспилотных летательных аппаратах для геодезической съемки, аварийно-спасательных работ и других сценариях.
Настраиваемый
✅ Требования к фиксированной длительности импульса и температурному дрейфу длительности импульса
✅ Тип выхода и ветвь выхода
✅ Эталонное соотношение расщепления световой ветви
✅ Средняя стабильность мощности
✅ Спрос на локализацию
Время публикации: 28 октября 2025 г.