V rámci modernizácie odvetvia geodetických a mapovacích geografických informácií smerom k efektívnosti a presnosti sa vláknové lasery s vlnovou dĺžkou 1,5 μm stávajú hlavnou hnacou silou rastu trhu v dvoch hlavných oblastiach – geodetické prieskumy s použitím bezpilotných lietadiel a ručné prieskumy – vďaka svojej hlbokej adaptácii na požiadavky terénu. Vďaka explozívnemu rastu aplikácií, ako je prieskum v nízkych nadmorských výškach a núdzové mapovanie pomocou dronov, ako aj iterácii ručných skenovacích zariadení smerom k vysokej presnosti a prenosnosti, globálna veľkosť trhu s vláknovými lasermi s vlnovou dĺžkou 1,5 μm pre prieskumy do roku 2024 prekročila 1,2 miliardy juanov, pričom dopyt po bezpilotných lietadlách a ručných zariadeniach tvoril viac ako 60 % z celkového počtu a udržiaval si priemernú ročnú mieru rastu 8,2 %. Za týmto boomom dopytu je dokonalá rezonancia medzi jedinečným výkonom pásma 1,5 μm a prísnymi požiadavkami na presnosť, bezpečnosť a prispôsobivosť environmentálnym podmienkam v geodetických scenároch.
1. Prehľad produktu
„Séria vláknových laserov 1,5 μm“ od spoločnosti Lumispot využíva zosilňovaciu technológiu MOPA, ktorá sa vyznačuje vysokým špičkovým výkonom a účinnosťou elektrooptickej konverzie, nízkym pomerom ASE a nelineárneho šumu a širokým rozsahom pracovných teplôt, vďaka čomu je vhodná na použitie ako zdroj laserového žiarenia LiDAR. V geodetických systémoch, ako sú LiDAR a LiDAR, sa ako hlavný zdroj vyžarujúceho svetla používa vláknový laser s vlnovou dĺžkou 1,5 μm a jeho výkonnostné ukazovatele priamo určujú „presnosť“ a „šírku“ detekcie. Výkon týchto dvoch dimenzií priamo súvisí s účinnosťou a spoľahlivosťou bezpilotných lietadiel pri terénnom prieskume, rozpoznávaní cieľov, hliadkovaní po elektrickom vedení a iných scenároch. Z hľadiska fyzikálnych zákonov prenosu a logiky spracovania signálu sú tri základné ukazovatele: špičkový výkon, šírka impulzu a stabilita vlnovej dĺžky, kľúčovými premennými, ktoré ovplyvňujú presnosť a dosah detekcie. Ich mechanizmus účinku možno rozložiť na celý reťazec „prenos signálu, atmosférický prenos, odraz cieľa, príjem signálu“.
2. Oblasti použitia
V oblasti bezpilotného leteckého prieskumu a mapovania prudko vzrástol dopyt po vláknových laseroch s vlnovou dĺžkou 1,5 μm vďaka ich presnému rozlíšeniu problémových bodov pri leteckých operáciách. Platforma bezpilotných lietadiel má prísne obmedzenia objemu, hmotnosti a spotreby energie užitočného zaťaženia, zatiaľ čo kompaktná konštrukcia a ľahké vlastnosti vláknového laseru s vlnovou dĺžkou 1,5 μm dokážu znížiť hmotnosť laserového radarového systému na jednu tretinu oproti tradičnému zariadeniu, čím sa dokonale prispôsobia rôznym typom modelov bezpilotných lietadiel, ako sú viacrotorové a pevné krídla. A čo je dôležitejšie, toto pásmo sa nachádza v „zlatom okne“ atmosférického prenosu. V porovnaní s bežne používaným laserom s vlnovou dĺžkou 905 nm je jeho útlm prenosu v zložitých meteorologických podmienkach, ako je opar a prach, znížený o viac ako 40 %. S maximálnym výkonom až kW dokáže dosiahnuť detekčnú vzdialenosť viac ako 250 metrov pre ciele s odrazivosťou 10 %, čím rieši problém „nejasnej viditeľnosti a merania vzdialenosti“ pre bezpilotné lietadlá počas prieskumov v horských oblastiach, púšťach a iných regiónoch. Zároveň jeho vynikajúce bezpečnostné prvky pre ľudské oko – ktoré umožňujú špičkový výkon viac ako 10-krát vyšší ako u laseru s vlnovou dĺžkou 905 nm – umožňujú dronom prevádzkovať sa v nízkych nadmorských výškach bez potreby dodatočných bezpečnostných tieniacich zariadení, čo výrazne zlepšuje bezpečnosť a flexibilitu v oblastiach s posádkou, ako je mestské geodézia a poľnohospodárske mapovanie.
V oblasti ručného prieskumu a mapovania je rastúci dopyt po vláknových laseroch s vlnovou dĺžkou 1,5 μm úzko spojený s hlavnými požiadavkami na prenosnosť zariadení a vysokú presnosť. Moderné ručné prieskumné zariadenia musia vyvážiť prispôsobivosť zložitým scénam a jednoduchosť ovládania. Nízky šum a vysoká kvalita lúča vláknových laserov s vlnovou dĺžkou 1,5 μm umožňujú ručným skenerom dosiahnuť presnosť merania na úrovni mikrometrov, čím spĺňajú požiadavky na vysokú presnosť, ako je digitalizácia kultúrnych pamiatok a detekcia priemyselných komponentov. V porovnaní s tradičnými lasermi s vlnovou dĺžkou 1,064 μm je ich schopnosť odolávať rušeniu výrazne zlepšená v prostredí so silným vonkajším osvetlením. V kombinácii s bezkontaktnými meracími charakteristikami dokáže rýchlo získať trojrozmerné dáta bodového oblaku v scenároch, ako je reštaurovanie starobylých budov a záchranné miesta, bez potreby predspracovania cieľa. Ešte pozoruhodnejšie je, že jeho kompaktný dizajn balenia je možné integrovať do ručných zariadení s hmotnosťou menej ako 500 gramov so širokým teplotným rozsahom od -30 ℃ do +60 ℃, čím sa dokonale prispôsobuje potrebám operácií s viacerými scenármi, ako sú terénne prieskumy a kontroly dielní.
Z hľadiska svojej hlavnej úlohy sa vláknové lasery s vlnovou dĺžkou 1,5 μm stali kľúčovým zariadením na pretváranie geodetických možností. V geodetickom prieskume pomocou bezpilotných lietadiel slúži ako „srdce“ laserového radaru, dosahuje presnosť merania na úrovni centimetrov prostredníctvom nanosekundového impulzného výstupu, poskytuje údaje o mračne bodov s vysokou hustotou pre 3D modelovanie terénu a detekciu cudzích objektov v elektrickom vedení a zlepšuje účinnosť geodetického prieskumu pomocou bezpilotných lietadiel viac ako trojnásobne v porovnaní s tradičnými metódami. V kontexte národného geodetického prieskumu umožňuje jeho schopnosť detekcie na veľké vzdialenosti dosiahnuť efektívne prieskum 10 štvorcových kilometrov na jeden let s chybami údajov kontrolovanými do 5 centimetrov. V oblasti ručného geodetického prieskumu umožňuje zariadeniam dosiahnuť prevádzkový zážitok typu „skenuj a získaj“: v oblasti ochrany kultúrneho dedičstva dokáže presne zachytiť detaily povrchovej textúry kultúrnych pamiatok a poskytnúť 3D modely na milimetrovej úrovni pre digitálnu archiváciu. V reverznom inžinierstve je možné rýchlo získať geometrické údaje zložitých komponentov, čo urýchľuje iterácie návrhu produktu. Pri núdzovom prieskume a mapovaní je možné vďaka možnosti spracovania údajov v reálnom čase vygenerovať trojrozmerný model postihnutej oblasti do jednej hodiny po zemetraseniach, povodniach a iných katastrofách, čo poskytuje kľúčovú podporu pri rozhodovaní o záchranných prácach. Od rozsiahlych leteckých prieskumov až po presné skenovanie terénu, vláknový laser s vlnovou dĺžkou 1,5 μm posúva geodetický priemysel do novej éry „vysokej presnosti + vysokej efektivity“.
3. Hlavné výhody
Podstata detekčného rozsahu je najväčšia vzdialenosť, v ktorej môžu fotóny emitované laserom prekonať atmosférický útlm a stratu odrazu cieľa a stále byť zachytené prijímacou stranou ako účinné signály. Nasledujúce ukazovatele vláknového laseru s jasným zdrojom 1,5 μm priamo dominujú tomuto procesu:
① Špičkový výkon (kW): štandardne 3 kW pri 3 ns a 100 kHz; Vylepšený produkt 8 kW pri 3 ns a 100 kHz je „hlavnou hnacou silou“ detekčného rozsahu, predstavuje okamžitú energiu uvoľnenú laserom v rámci jedného impulzu a je kľúčovým faktorom určujúcim silu signálov na veľké vzdialenosti. Pri detekcii dronov musia fotóny prejsť stovky alebo dokonca tisíce metrov atmosférou, čo môže spôsobiť útlm v dôsledku Rayleighovho rozptylu a absorpcie aerosólu (hoci pásmo 1,5 μm patrí do „atmosférického okna“, stále existuje inherentný útlm). Zároveň môže odrazivosť cieľového povrchu (ako napríklad rozdiely vo vegetácii, kovoch a skalách) viesť k strate signálu. Keď sa zvýši špičkový výkon, aj po útlme a strate odrazu na dlhé vzdialenosti môže počet fotónov dosahujúcich prijímací koniec stále spĺňať „prahovú hodnotu pomeru signálu k šumu“, čím sa rozširuje detekčný dosah – napríklad zvýšením špičkového výkonu vláknového laseru s vlnovou dĺžkou 1,5 μm z 1 kW na 5 kW za rovnakých atmosférických podmienok sa detekčný dosah cieľov s odrazivosťou 10 % môže rozšíriť z 200 metrov na 350 metrov, čím sa priamo rieši problém „neschopnosti merať ďaleko“ vo veľkoplošných prieskumných scenároch, ako sú horské oblasti a púšte pre drony.
② Šírka impulzu (ns): nastaviteľná od 1 do 10 ns. Štandardný produkt má teplotný drift šírky impulzu pri plnej teplote (-40~85 ℃) ≤ 0,5 ns; ďalej môže dosiahnuť teplotný drift šírky impulzu pri plnej teplote (-40~85 ℃) ≤ 0,2 ns. Tento indikátor je „časová stupnica“ presnosti vzdialenosti, ktorá predstavuje trvanie laserových impulzov. Princíp výpočtu vzdialenosti pre detekciu dronov je „vzdialenosť = (rýchlosť svetla x čas prenosu impulzu) / 2“, takže šírka impulzu priamo určuje „presnosť merania času“. Keď sa šírka impulzu zníži, zvýši sa „časová ostrosť“ impulzu a výrazne sa zníži chyba načasovania medzi „časom vyžarovania impulzu“ a „časom príjmu odrazeného impulzu“ na prijímacom konci.
③ Stabilita vlnovej dĺžky: v rámci 1pm/℃ je šírka čiary pri plnej teplote 0,128 nm „kotvou presnosti“ pri rušení prostredia a rozsah kolísania vlnovej dĺžky laserového výstupu sa mení v závislosti od teploty a napätia. Detekčný systém v pásme vlnových dĺžok 1,5 μm zvyčajne používa technológiu „príjmu vlnovej dĺžky“ alebo „interferometrie“ na zlepšenie presnosti a kolísanie vlnovej dĺžky môže priamo spôsobiť odchýlku referenčného bodu merania – napríklad, keď dron pracuje vo vysokej nadmorskej výške, teplota okolia sa môže zvýšiť z -10 ℃ na 30 ℃. Ak je teplotný koeficient vlnovej dĺžky vláknového laseru 1,5 μm 5pm/℃, vlnová dĺžka bude kolísať o 200pm a zodpovedajúca chyba merania vzdialenosti sa zvýši o 0,3 milimetra (odvodené z korelačného vzorca medzi vlnovou dĺžkou a rýchlosťou svetla). Najmä pri hliadkovaní elektrického vedenia bezpilotnými lietadlami je potrebné merať presné parametre, ako je priehyb drôtu a vzdialenosť medzi vedeniami. Nestabilná vlnová dĺžka môže viesť k odchýlkam údajov a ovplyvniť posúdenie bezpečnosti vedenia; 1,5 μm laser využívajúci technológiu uzamknutia vlnovej dĺžky dokáže kontrolovať stabilitu vlnovej dĺžky v rozmedzí 1 pm/℃, čím zabezpečuje presnosť detekcie úrovne na centimetre aj pri zmenách teploty.
④ Synergia indikátorov: „Vyvažovač“ medzi presnosťou a dosahom v skutočných scenároch detekcie dronov, kde indikátory nefungujú nezávisle, ale majú skôr kolaboratívny alebo reštriktívny vzťah. Napríklad zvýšenie špičkového výkonu môže rozšíriť dosah detekcie, ale je potrebné kontrolovať šírku impulzu, aby sa predišlo zníženiu presnosti (rovnováha medzi „vysokým výkonom + úzkym impulzom“ sa musí dosiahnuť pomocou technológie kompresie impulzov); Optimalizácia kvality lúča môže súčasne zlepšiť dosah a presnosť (koncentrácia lúča znižuje plytvanie energiou a rušenie merania spôsobené prekrývajúcimi sa svetelnými bodmi na dlhé vzdialenosti). Výhoda vláknového laseru s vlnovou dĺžkou 1,5 μm spočíva v jeho schopnosti dosiahnuť synergickú optimalizáciu „vysokého špičkového výkonu (1 – 10 kW), úzkej šírky impulzu (1 – 10 ns), vysokej kvality lúča (M² < 1,5) a vysokej stability vlnovej dĺžky (< 1 pm/℃)“ prostredníctvom nízkostratových charakteristík vláknového média a technológie pulznej modulácie. Týmto sa dosahuje dvojitý prielom v oblasti „detekcie bezpilotných lietadiel na dlhé vzdialenosti (300 – 500 metrov) + vysokej presnosti (na úrovni centimetrov)“, čo je zároveň jeho hlavnou konkurencieschopnosťou pri nahrádzaní tradičných laserov s vlnovými dĺžkami 905 nm a 1064 nm v prieskume bezpilotných lietadiel, záchranných službách a iných scenároch.
Prispôsobiteľné
✅ Požiadavky na pevnú šírku impulzu a teplotný posun šírky impulzu
✅ Typ výstupu a výstupná vetva
✅ Referenčný deliaci pomer svetelných vetiev
✅ Priemerná stabilita výkonu
✅ Dopyt po lokalizácii
Čas uverejnenia: 28. októbra 2025