ในกระแสการยกระดับอุตสาหกรรมข้อมูลทางภูมิศาสตร์ด้านการสำรวจและทำแผนที่ให้มีประสิทธิภาพและความแม่นยำมากขึ้น เลเซอร์ไฟเบอร์ 1.5 ไมโครเมตรกำลังกลายเป็นแรงขับเคลื่อนหลักสำหรับการเติบโตของตลาดในสองด้านหลัก ได้แก่ การสำรวจด้วยโดรนและการสำรวจด้วยเครื่องมือพกพา เนื่องจากความสามารถในการปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมได้อย่างดีเยี่ยม ด้วยการเติบโตอย่างรวดเร็วของแอปพลิเคชันต่างๆ เช่น การสำรวจในระดับความสูงต่ำและการทำแผนที่ฉุกเฉินโดยใช้โดรน รวมถึงการพัฒนาอุปกรณ์สแกนแบบพกพาให้มีความแม่นยำสูงและพกพาสะดวก ขนาดตลาดโลกของเลเซอร์ไฟเบอร์ 1.5 ไมโครเมตรสำหรับการสำรวจจึงมีมูลค่าเกิน 1.2 พันล้านหยวนภายในปี 2024 โดยความต้องการสำหรับโดรนและอุปกรณ์พกพาคิดเป็นสัดส่วนมากกว่า 60% ของทั้งหมด และรักษาอัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปีที่ 8.2% เบื้องหลังความต้องการที่เพิ่มขึ้นอย่างมากนี้คือความลงตัวอย่างสมบูรณ์แบบระหว่างประสิทธิภาพที่เป็นเอกลักษณ์ของย่านความถี่ 1.5 ไมโครเมตรและข้อกำหนดที่เข้มงวดสำหรับความแม่นยำ ความปลอดภัย และความสามารถในการปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมในสถานการณ์การสำรวจ
1. ภาพรวมผลิตภัณฑ์
เลเซอร์ไฟเบอร์ "1.5um Fiber Laser Series" ของ Lumispot ใช้เทคโนโลยีการขยายสัญญาณ MOPA ซึ่งมีกำลังสูงสุดและประสิทธิภาพการแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นแสงสูง อัตราส่วนสัญญาณรบกวน ASE และผลกระทบที่ไม่เป็นเชิงเส้นต่ำ และช่วงอุณหภูมิการทำงานที่กว้าง ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานเป็นแหล่งกำเนิดแสงเลเซอร์สำหรับ LiDAR ในระบบสำรวจ เช่น LiDAR และ LiDAR เลเซอร์ไฟเบอร์ 1.5 μm ถูกใช้เป็นแหล่งกำเนิดแสงหลัก และตัวชี้วัดประสิทธิภาพของมันจะกำหนด "ความแม่นยำ" และ "ความกว้าง" ของการตรวจจับโดยตรง ประสิทธิภาพของสองมิตินี้เกี่ยวข้องโดยตรงกับประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือของยานไร้คนขับในการสำรวจภูมิประเทศ การจดจำเป้าหมาย การลาดตระเวนสายส่งไฟฟ้า และสถานการณ์อื่นๆ จากมุมมองของกฎการส่งผ่านทางกายภาพและตรรกะการประมวลผลสัญญาณ ตัวชี้วัดหลักสามประการ ได้แก่ กำลังสูงสุด ความกว้างของพัลส์ และความเสถียรของความยาวคลื่น เป็นตัวแปรสำคัญที่ส่งผลต่อความแม่นยำและระยะการตรวจจับ กลไกการทำงานของพวกมันสามารถแยกย่อยได้ตลอดทั้งห่วงโซ่ "การส่งสัญญาณ การส่งผ่านบรรยากาศ การสะท้อนเป้าหมาย การรับสัญญาณ"
2. ขอบเขตการใช้งาน
ในด้านการสำรวจและทำแผนที่ทางอากาศด้วยอากาศยานไร้คนขับ ความต้องการเลเซอร์ไฟเบอร์ 1.5 ไมโครเมตรเพิ่มสูงขึ้นอย่างมาก เนื่องจากความละเอียดสูง ทำให้สามารถแก้ไขปัญหาในการปฏิบัติงานทางอากาศได้อย่างแม่นยำ แพลตฟอร์มอากาศยานไร้คนขับมีข้อจำกัดที่เข้มงวดเกี่ยวกับปริมาตร น้ำหนัก และการใช้พลังงานของอุปกรณ์บรรทุก ในขณะที่การออกแบบโครงสร้างที่กะทัดรัดและน้ำหนักเบาของเลเซอร์ไฟเบอร์ 1.5 ไมโครเมตร สามารถลดน้ำหนักของระบบเลเซอร์เรดาร์ลงเหลือหนึ่งในสามของอุปกรณ์แบบดั้งเดิม ทำให้สามารถปรับให้เข้ากับอากาศยานไร้คนขับหลายประเภทได้อย่างลงตัว เช่น โดรนหลายใบพัดและโดรนปีกคงที่ ที่สำคัญกว่านั้น ย่านความถี่นี้อยู่ใน "ช่วงความถี่ที่ดีที่สุด" ของการส่งผ่านในชั้นบรรยากาศ เมื่อเทียบกับเลเซอร์ 905 นาโนเมตรที่ใช้กันทั่วไป การลดทอนการส่งผ่านของมันลดลงมากกว่า 40% ภายใต้สภาวะทางอุตุนิยมวิทยาที่ซับซ้อน เช่น หมอกควันและฝุ่นละออง ด้วยกำลังสูงสุดถึงระดับกิโลวัตต์ ทำให้สามารถตรวจจับเป้าหมายที่มีค่าการสะท้อนแสง 10% ได้ไกลกว่า 250 เมตร ช่วยแก้ปัญหา "ทัศนวิสัยไม่ชัดเจนและการวัดระยะทางที่ไม่แม่นยำ" สำหรับโดรนในการสำรวจในพื้นที่ภูเขา ทะเลทราย และภูมิภาคอื่นๆ ในขณะเดียวกัน คุณสมบัติด้านความปลอดภัยต่อสายตาของมนุษย์ที่ยอดเยี่ยม – ที่ให้กำลังสูงสุดมากกว่าเลเซอร์ 905 นาโนเมตรถึง 10 เท่า – ทำให้โดรนสามารถทำงานในระดับความสูงต่ำได้โดยไม่ต้องใช้อุปกรณ์ป้องกันความปลอดภัยเพิ่มเติม ช่วยเพิ่มความปลอดภัยและความยืดหยุ่นในการทำงานในพื้นที่ที่มีคนควบคุม เช่น การสำรวจในเมืองและการทำแผนที่ทางการเกษตรได้อย่างมาก
ในด้านการสำรวจและทำแผนที่แบบพกพา ความต้องการเลเซอร์ไฟเบอร์ขนาด 1.5 ไมโครเมตรที่เพิ่มขึ้นนั้นมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับความต้องการหลักด้านความสะดวกในการพกพาและความแม่นยำสูง อุปกรณ์สำรวจแบบพกพาสมัยใหม่จำเป็นต้องมีความสมดุลระหว่างความสามารถในการปรับตัวให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่ซับซ้อนและความง่ายในการใช้งาน เลเซอร์ไฟเบอร์ขนาด 1.5 ไมโครเมตรที่มีสัญญาณรบกวนต่ำและคุณภาพลำแสงสูง ช่วยให้เครื่องสแกนแบบพกพาสามารถวัดได้อย่างแม่นยำในระดับไมโครเมตร ตรงตามข้อกำหนดด้านความแม่นยำสูง เช่น การแปลงโบราณวัตถุให้เป็นดิจิทัลและการตรวจจับชิ้นส่วนอุตสาหกรรม เมื่อเทียบกับเลเซอร์ขนาด 1.064 ไมโครเมตรแบบดั้งเดิม ความสามารถในการต้านทานการรบกวนได้รับการปรับปรุงอย่างมากในสภาพแวดล้อมที่มีแสงจ้าภายนอกอาคาร เมื่อรวมกับคุณลักษณะการวัดแบบไม่สัมผัส ทำให้สามารถรับข้อมูลจุดเมฆสามมิติได้อย่างรวดเร็วในสถานการณ์ต่างๆ เช่น การบูรณะอาคารโบราณและสถานที่กู้ภัยฉุกเฉิน โดยไม่จำเป็นต้องประมวลผลเป้าหมายล่วงหน้า สิ่งที่น่าสนใจยิ่งกว่าคือ การออกแบบบรรจุภัณฑ์ที่กะทัดรัด ทำให้สามารถรวมเข้ากับอุปกรณ์พกพาที่มีน้ำหนักน้อยกว่า 500 กรัม และมีช่วงอุณหภูมิการใช้งานกว้างตั้งแต่ -30 ℃ ถึง +60 ℃ ซึ่งปรับให้เข้ากับความต้องการในการใช้งานหลายสถานการณ์ได้อย่างสมบูรณ์แบบ เช่น การสำรวจภาคสนามและการตรวจสอบโรงงาน
จากมุมมองของบทบาทหลัก เลเซอร์ไฟเบอร์ 1.5 ไมโครเมตรได้กลายเป็นอุปกรณ์สำคัญในการปรับเปลี่ยนขีดความสามารถด้านการสำรวจ ในการสำรวจด้วยโดรน เลเซอร์ไฟเบอร์ทำหน้าที่เป็น "หัวใจ" ของเรดาร์เลเซอร์ โดยให้ความแม่นยำในการวัดระยะระดับเซนติเมตรผ่านการปล่อยพัลส์ระดับนาโนวินาที ให้ข้อมูลจุดเมฆความหนาแน่นสูงสำหรับการสร้างแบบจำลอง 3 มิติของภูมิประเทศและการตรวจจับวัตถุแปลกปลอมในสายส่งไฟฟ้า และเพิ่มประสิทธิภาพการสำรวจด้วยโดรนได้มากกว่าสามเท่าเมื่อเทียบกับวิธีการแบบดั้งเดิม ในบริบทของการสำรวจที่ดินระดับชาติ ความสามารถในการตรวจจับระยะไกลช่วยให้สามารถสำรวจพื้นที่ 10 ตารางกิโลเมตรต่อเที่ยวบินได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยมีข้อผิดพลาดของข้อมูลควบคุมได้ภายใน 5 เซนติเมตร ในด้านการสำรวจแบบพกพา เลเซอร์ไฟเบอร์ช่วยให้อุปกรณ์ต่างๆ สามารถใช้งานได้แบบ "สแกนและรับข้อมูล" ในการอนุรักษ์มรดกทางวัฒนธรรม สามารถบันทึกรายละเอียดพื้นผิวของโบราณวัตถุได้อย่างแม่นยำและให้แบบจำลอง 3 มิติระดับมิลลิเมตรสำหรับการจัดเก็บแบบดิจิทัล ในวิศวกรรมย้อนกลับ สามารถรับข้อมูลทางเรขาคณิตของชิ้นส่วนที่ซับซ้อนได้อย่างรวดเร็ว ช่วยเร่งการออกแบบผลิตภัณฑ์ซ้ำๆ ในการสำรวจและทำแผนที่ในภาวะฉุกเฉิน ด้วยความสามารถในการประมวลผลข้อมูลแบบเรียลไทม์ สามารถสร้างแบบจำลองสามมิติของพื้นที่ที่ได้รับผลกระทบได้ภายในหนึ่งชั่วโมงหลังเกิดแผ่นดินไหว น้ำท่วม และภัยพิบัติอื่นๆ ซึ่งเป็นการสนับสนุนที่สำคัญสำหรับการตัดสินใจในการกู้ภัย ตั้งแต่การสำรวจทางอากาศขนาดใหญ่ไปจนถึงการสแกนพื้นดินที่แม่นยำ เลเซอร์ไฟเบอร์ 1.5 ไมโครเมตรกำลังผลักดันอุตสาหกรรมการสำรวจเข้าสู่ยุคใหม่ของ "ความแม่นยำสูง + ประสิทธิภาพสูง"
3. ข้อได้เปรียบหลัก
สาระสำคัญของช่วงการตรวจจับคือระยะทางที่ไกลที่สุดที่โฟตอนที่ปล่อยออกมาจากเลเซอร์สามารถเอาชนะการลดทอนของบรรยากาศและการสูญเสียจากการสะท้อนของเป้าหมาย และยังคงถูกจับได้โดยปลายทางรับสัญญาณในรูปของสัญญาณที่มีประสิทธิภาพ ตัวชี้วัดต่อไปนี้ของเลเซอร์แหล่งกำเนิดแสงสว่าง เช่น เลเซอร์ไฟเบอร์ 1.5 μm มีบทบาทสำคัญในกระบวนการนี้โดยตรง:
① กำลังสูงสุด (kW): มาตรฐาน 3kW@3ns &100kHz; ผลิตภัณฑ์ที่ได้รับการปรับปรุง 8kW@3ns &100kHz กำลังสูงสุดนี้เป็น "แรงขับเคลื่อนหลัก" ของระยะการตรวจจับ ซึ่งแสดงถึงพลังงานที่ปล่อยออกมาจากเลเซอร์ในพัลส์เดียว และเป็นปัจจัยสำคัญที่กำหนดความแรงของสัญญาณระยะไกล ในการตรวจจับโดรน โฟตอนจำเป็นต้องเดินทางหลายร้อยหรือหลายพันเมตรผ่านชั้นบรรยากาศ ซึ่งอาจทำให้เกิดการลดทอนเนื่องจากการกระเจิงของเรย์ลีและการดูดซับของละอองลอย (แม้ว่าแถบ 1.5 μm จะอยู่ใน "ช่วงคลื่นบรรยากาศ" แต่ก็ยังมีการลดทอนอยู่) ในขณะเดียวกัน การสะท้อนแสงของพื้นผิวเป้าหมาย (เช่น ความแตกต่างของพืชพรรณ โลหะ และหิน) ก็อาจทำให้สัญญาณสูญหายได้เช่นกัน เมื่อเพิ่มกำลังสูงสุด แม้ว่าจะมีการลดทอนและการสะท้อนในระยะไกล จำนวนโฟตอนที่ไปถึงปลายทางรับสัญญาณก็ยังคงสามารถตรงตาม "เกณฑ์อัตราส่วนสัญญาณต่อสัญญาณรบกวน" ซึ่งจะช่วยขยายระยะการตรวจจับได้ ตัวอย่างเช่น การเพิ่มกำลังสูงสุดของเลเซอร์ไฟเบอร์ 1.5 ไมโครเมตรจาก 1 กิโลวัตต์เป็น 5 กิโลวัตต์ ภายใต้สภาพบรรยากาศเดียวกัน ระยะการตรวจจับเป้าหมายที่มีการสะท้อนแสง 10% สามารถขยายจาก 200 เมตรเป็น 350 เมตร ซึ่งแก้ปัญหา "ไม่สามารถวัดในระยะไกลได้" ในสถานการณ์การสำรวจขนาดใหญ่ เช่น พื้นที่ภูเขาและทะเลทรายสำหรับโดรนได้โดยตรง
② ความกว้างของพัลส์ (ns): ปรับได้ตั้งแต่ 1 ถึง 10ns ผลิตภัณฑ์มาตรฐานมีค่าความคลาดเคลื่อนของความกว้างพัลส์ในช่วงอุณหภูมิปกติ (-40~85 ℃) ≤ 0.5ns และสามารถลดค่าความคลาดเคลื่อนของความกว้างพัลส์ในช่วงอุณหภูมิปกติ (-40~85 ℃) ให้เหลือ ≤ 0.2ns ได้ ตัวบ่งชี้นี้เป็น "มาตราส่วนเวลา" ของความแม่นยำในการวัดระยะทาง ซึ่งแสดงถึงระยะเวลาของพัลส์เลเซอร์ หลักการคำนวณระยะทางสำหรับการตรวจจับโดรนคือ "ระยะทาง = (ความเร็วแสง x เวลาเดินทางไปกลับของพัลส์)/2" ดังนั้นความกว้างของพัลส์จึงเป็นตัวกำหนด "ความแม่นยำในการวัดเวลา" โดยตรง เมื่อความกว้างของพัลส์ลดลง "ความคมชัดของเวลา" ของพัลส์จะเพิ่มขึ้น และข้อผิดพลาดด้านเวลาที่เกิดขึ้นระหว่าง "เวลาปล่อยพัลส์" และ "เวลารับพัลส์สะท้อน" ที่ปลายทางรับจะลดลงอย่างมาก
③ ความเสถียรของความยาวคลื่น: ภายใน 1 pm/℃ ความกว้างของเส้นสเปกตรัมที่อุณหภูมิเต็มที่ 0.128 นาโนเมตร ถือเป็น "จุดอ้างอิงความแม่นยำ" ภายใต้การรบกวนจากสิ่งแวดล้อม และช่วงการผันผวนของความยาวคลื่นเอาต์พุตของเลเซอร์ตามการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิและแรงดันไฟฟ้า ระบบตรวจจับในช่วงความยาวคลื่น 1.5 μm มักใช้เทคโนโลยี "การรับสัญญาณแบบหลากหลายความยาวคลื่น" หรือ "อินเตอร์เฟอโรเมตรี" เพื่อปรับปรุงความแม่นยำ และการผันผวนของความยาวคลื่นอาจทำให้เกิดความคลาดเคลื่อนจากเกณฑ์มาตรฐานการวัดโดยตรง เช่น เมื่อโดรนทำงานที่ระดับความสูงมาก อุณหภูมิแวดล้อมอาจสูงขึ้นจาก -10 ℃ ถึง 30 ℃ หากค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของความยาวคลื่นของเลเซอร์ไฟเบอร์ 1.5 μm คือ 5 pm/℃ ความยาวคลื่นจะผันผวน 200 pm และข้อผิดพลาดในการวัดระยะทางที่สอดคล้องกันจะเพิ่มขึ้น 0.3 มิลลิเมตร (ได้มาจากสูตรความสัมพันธ์ระหว่างความยาวคลื่นและความเร็วแสง) โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการลาดตระเวนสายส่งไฟฟ้าด้วยโดรน จำเป็นต้องวัดพารามิเตอร์ที่แม่นยำ เช่น ความหย่อนของสายไฟและระยะห่างระหว่างสายไฟ ความยาวคลื่นที่ไม่เสถียรอาจทำให้ข้อมูลคลาดเคลื่อนและส่งผลกระทบต่อการประเมินความปลอดภัยของสายส่ง เลเซอร์ขนาด 1.5 ไมโครเมตรที่ใช้เทคโนโลยีการล็อกความยาวคลื่นสามารถควบคุมความเสถียรของความยาวคลื่นได้ภายใน 1 pm/℃ ทำให้มั่นใจได้ถึงความแม่นยำในการตรวจจับระดับเซนติเมตรแม้ในขณะที่อุณหภูมิเปลี่ยนแปลง
④ การทำงานร่วมกันของตัวบ่งชี้: ตัวบ่งชี้ทำหน้าที่เป็น "ตัวปรับสมดุล" ระหว่างความแม่นยำและระยะการตรวจจับในสถานการณ์การตรวจจับโดรนจริง โดยที่ตัวบ่งชี้ไม่ได้ทำงานอย่างอิสระ แต่มีความสัมพันธ์แบบร่วมมือหรือจำกัดกัน ตัวอย่างเช่น การเพิ่มกำลังสูงสุดสามารถขยายระยะการตรวจจับได้ แต่จำเป็นต้องควบคุมความกว้างของพัลส์เพื่อหลีกเลี่ยงการลดลงของความแม่นยำ (ต้องสร้างสมดุลระหว่าง "กำลังสูง + พัลส์แคบ" ผ่านเทคโนโลยีการบีบอัดพัลส์) การเพิ่มประสิทธิภาพคุณภาพลำแสงสามารถปรับปรุงทั้งระยะการตรวจจับและความแม่นยำได้พร้อมกัน (การรวมลำแสงช่วยลดการสูญเสียพลังงานและการรบกวนการวัดที่เกิดจากจุดแสงที่ทับซ้อนกันในระยะไกล) ข้อดีของเลเซอร์ไฟเบอร์ 1.5 ไมโครเมตร คือความสามารถในการเพิ่มประสิทธิภาพร่วมกันของ "กำลังสูงสุดสูง (1-10 กิโลวัตต์) ความกว้างของพัลส์แคบ (1-10 นาโนวินาที) คุณภาพลำแสงสูง (M²<1.5) และความเสถียรของความยาวคลื่นสูง (<1 pm/℃)" ผ่านคุณลักษณะการสูญเสียต่ำของตัวกลางไฟเบอร์และเทคโนโลยีการปรับพัลส์ สิ่งนี้ทำให้เกิดความก้าวหน้าครั้งสำคัญสองประการ ได้แก่ "ระยะทางไกล (300-500 เมตร) + ความแม่นยำสูง (ระดับเซนติเมตร)" ในการตรวจจับด้วยอากาศยานไร้คนขับ ซึ่งเป็นจุดแข็งหลักในการทดแทนเลเซอร์ 905 นาโนเมตรและ 1064 นาโนเมตรแบบดั้งเดิมในการสำรวจด้วยอากาศยานไร้คนขับ การกู้ภัยฉุกเฉิน และสถานการณ์อื่นๆ
ปรับแต่งได้
✅ ข้อกำหนดเรื่องความกว้างพัลส์คงที่และการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิของความกว้างพัลส์
✅ ประเภทเอาต์พุตและสาขาเอาต์พุต
✅ อัตราส่วนการแตกกิ่งก้านสาขาอ้างอิง
✅ ความเสถียรของกำลังไฟโดยเฉลี่ย
✅ ความต้องการด้านการแปล
วันที่เผยแพร่: 28 ตุลาคม 2568