Trong làn sóng nâng cấp ngành công nghiệp thông tin địa lý khảo sát và lập bản đồ hướng tới hiệu quả và độ chính xác, laser sợi quang 1,5 μm đang trở thành động lực cốt lõi cho sự tăng trưởng thị trường trong hai lĩnh vực chính là khảo sát bằng máy bay không người lái và khảo sát cầm tay, nhờ khả năng thích ứng sâu sắc với các yêu cầu thực địa. Với sự bùng nổ của các ứng dụng như khảo sát độ cao thấp và lập bản đồ khẩn cấp bằng máy bay không người lái, cũng như sự cải tiến các thiết bị quét cầm tay hướng tới độ chính xác cao và tính di động, quy mô thị trường toàn cầu của laser sợi quang 1,5 μm dành cho khảo sát đã vượt quá 1,2 tỷ nhân dân tệ vào năm 2024, với nhu cầu từ máy bay không người lái và thiết bị cầm tay chiếm hơn 60% tổng số, và duy trì tốc độ tăng trưởng trung bình hàng năm là 8,2%. Đằng sau sự bùng nổ nhu cầu này là sự cộng hưởng hoàn hảo giữa hiệu suất độc đáo của dải tần 1,5 μm và các yêu cầu khắt khe về độ chính xác, an toàn và khả năng thích ứng với môi trường trong các kịch bản khảo sát.
1. Tổng quan sản phẩm
Dòng sản phẩm "Laser sợi quang 1.5 μm" của Lumispot sử dụng công nghệ khuếch đại MOPA, có công suất đỉnh cao và hiệu suất chuyển đổi điện quang, tỷ lệ nhiễu ASE và hiệu ứng phi tuyến thấp, cùng dải nhiệt độ hoạt động rộng, phù hợp để sử dụng làm nguồn phát laser cho LiDAR. Trong các hệ thống khảo sát như LiDAR và UAV, laser sợi quang 1.5 μm được sử dụng làm nguồn sáng phát xạ cốt lõi, và các chỉ số hiệu suất của nó quyết định trực tiếp "độ chính xác" và "phạm vi" phát hiện. Hiệu suất của hai khía cạnh này liên quan trực tiếp đến hiệu quả và độ tin cậy của UAV trong khảo sát địa hình, nhận dạng mục tiêu, tuần tra đường dây điện và các kịch bản khác. Từ góc độ quy luật truyền dẫn vật lý và logic xử lý tín hiệu, ba chỉ số cốt lõi là công suất đỉnh, độ rộng xung và độ ổn định bước sóng là các biến số quan trọng ảnh hưởng đến độ chính xác và phạm vi phát hiện. Cơ chế hoạt động của chúng có thể được phân tích thông qua toàn bộ chuỗi "truyền tín hiệu → truyền dẫn trong khí quyển → phản xạ mục tiêu → thu tín hiệu".
2. Lĩnh vực ứng dụng
Trong lĩnh vực khảo sát và lập bản đồ bằng máy bay không người lái, nhu cầu về laser sợi quang 1,5 μm đã tăng vọt do khả năng phân giải chính xác, giải quyết được những khó khăn trong các hoạt động trên không. Nền tảng máy bay không người lái có những hạn chế nghiêm ngặt về thể tích, trọng lượng và mức tiêu thụ năng lượng của tải trọng, trong khi thiết kế cấu trúc nhỏ gọn và đặc tính nhẹ của laser sợi quang 1,5 μm có thể giảm trọng lượng của hệ thống radar laser xuống còn một phần ba so với thiết bị truyền thống, hoàn toàn phù hợp với nhiều loại máy bay không người lái như máy bay nhiều cánh quạt và máy bay cánh cố định. Quan trọng hơn, dải tần này nằm trong "vùng vàng" của truyền dẫn khí quyển. So với laser 905nm thường được sử dụng, độ suy giảm truyền dẫn của nó giảm hơn 40% trong điều kiện khí tượng phức tạp như sương mù và bụi. Với công suất đỉnh lên đến kW, nó có thể đạt được khoảng cách phát hiện hơn 250 mét đối với các mục tiêu có độ phản xạ 10%, giải quyết vấn đề "tầm nhìn không rõ ràng và đo khoảng cách" cho máy bay không người lái trong quá trình khảo sát ở vùng núi, sa mạc và các khu vực khác. Đồng thời, các tính năng an toàn tuyệt vời cho mắt người - cho phép công suất cực đại cao hơn gấp 10 lần so với laser 905nm - giúp máy bay không người lái hoạt động ở độ cao thấp mà không cần các thiết bị che chắn an toàn bổ sung, cải thiện đáng kể sự an toàn và tính linh hoạt trong các khu vực có người điều khiển như khảo sát đô thị và lập bản đồ nông nghiệp.
Trong lĩnh vực khảo sát và lập bản đồ cầm tay, nhu cầu ngày càng tăng đối với laser sợi quang 1,5 μm có liên quan mật thiết đến các yêu cầu cốt lõi về tính di động và độ chính xác cao của thiết bị. Thiết bị khảo sát cầm tay hiện đại cần cân bằng giữa khả năng thích ứng với các tình huống phức tạp và sự dễ sử dụng. Độ nhiễu thấp và chất lượng chùm tia cao của laser sợi quang 1,5 μm cho phép máy quét cầm tay đạt được độ chính xác đo ở mức micromet, đáp ứng các yêu cầu độ chính xác cao như số hóa di tích văn hóa và phát hiện linh kiện công nghiệp. So với laser 1,064 μm truyền thống, khả năng chống nhiễu của nó được cải thiện đáng kể trong môi trường ánh sáng mạnh ngoài trời. Kết hợp với đặc điểm đo không tiếp xúc, nó có thể nhanh chóng thu được dữ liệu đám mây điểm ba chiều trong các tình huống như phục dựng công trình cổ và các địa điểm cứu hộ khẩn cấp, mà không cần xử lý trước mục tiêu. Điều đáng chú ý hơn nữa là thiết kế bao bì nhỏ gọn của nó cho phép tích hợp vào các thiết bị cầm tay có trọng lượng dưới 500 gram, với phạm vi nhiệt độ rộng từ -30 ℃ đến +60 ℃, hoàn toàn phù hợp với nhu cầu của các hoạt động trong nhiều tình huống khác nhau như khảo sát hiện trường và kiểm tra xưởng.
Từ góc độ vai trò cốt lõi, laser sợi quang 1,5 μm đã trở thành thiết bị chủ chốt định hình lại khả năng khảo sát. Trong khảo sát bằng máy bay không người lái, nó đóng vai trò là "trái tim" của radar laser, đạt được độ chính xác đo khoảng cách ở mức centimet thông qua đầu ra xung nano giây, cung cấp dữ liệu đám mây điểm mật độ cao cho mô hình 3D địa hình và phát hiện vật thể lạ trên đường dây điện, đồng thời nâng cao hiệu quả khảo sát bằng máy bay không người lái hơn ba lần so với các phương pháp truyền thống; Trong bối cảnh khảo sát đất đai quốc gia, khả năng phát hiện tầm xa của nó có thể đạt được hiệu quả khảo sát 10 km vuông mỗi chuyến bay, với sai số dữ liệu được kiểm soát trong vòng 5 cm. Trong lĩnh vực khảo sát cầm tay, nó cho phép các thiết bị đạt được trải nghiệm vận hành "quét và thu thập": trong bảo tồn di sản văn hóa, nó có thể thu thập chính xác các chi tiết kết cấu bề mặt của di vật văn hóa và cung cấp mô hình 3D ở mức milimet để lưu trữ kỹ thuật số; Trong kỹ thuật đảo ngược, dữ liệu hình học của các thành phần phức tạp có thể được thu thập nhanh chóng, đẩy nhanh các vòng lặp thiết kế sản phẩm; Trong công tác khảo sát và lập bản đồ khẩn cấp, với khả năng xử lý dữ liệu thời gian thực, mô hình ba chiều của khu vực bị ảnh hưởng có thể được tạo ra trong vòng một giờ sau khi xảy ra động đất, lũ lụt và các thảm họa khác, hỗ trợ đắc lực cho việc ra quyết định cứu hộ. Từ các cuộc khảo sát trên không quy mô lớn đến việc quét mặt đất chính xác, laser sợi quang 1,5 μm đang đưa ngành khảo sát bước vào kỷ nguyên mới của "độ chính xác cao + hiệu quả cao".
3. Ưu điểm cốt lõi
Bản chất của phạm vi phát hiện là khoảng cách xa nhất mà các photon phát ra từ laser có thể vượt qua sự suy giảm do khí quyển và tổn thất phản xạ mục tiêu, và vẫn được đầu thu thu nhận dưới dạng tín hiệu hiệu quả. Các chỉ số sau đây của laser nguồn sáng 1,5 μm sợi quang chi phối trực tiếp quá trình này:
① Công suất đỉnh (kW): tiêu chuẩn 3kW@3ns &100kHz; Sản phẩm nâng cấp 8kW@3ns &100kHz là "lực đẩy cốt lõi" của phạm vi phát hiện, thể hiện năng lượng tức thời được laser giải phóng trong một xung duy nhất, và là yếu tố then chốt quyết định cường độ tín hiệu đường dài. Trong phát hiện máy bay không người lái, photon cần phải di chuyển hàng trăm hoặc thậm chí hàng nghìn mét qua khí quyển, điều này có thể gây suy giảm do tán xạ Rayleigh và hấp thụ sol khí (mặc dù dải 1,5 μm thuộc "cửa sổ khí quyển", vẫn có sự suy giảm vốn có). Đồng thời, độ phản xạ bề mặt mục tiêu (chẳng hạn như sự khác biệt về thảm thực vật, kim loại và đá) cũng có thể dẫn đến mất tín hiệu. Khi công suất đỉnh được tăng lên, ngay cả sau khi bị suy hao và phản xạ ở khoảng cách xa, số lượng photon đến đầu thu vẫn có thể đáp ứng "ngưỡng tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu", từ đó mở rộng phạm vi phát hiện - ví dụ, bằng cách tăng công suất đỉnh của laser sợi quang 1,5 μm từ 1kW lên 5kW, trong cùng điều kiện khí quyển, phạm vi phát hiện các mục tiêu có độ phản xạ 10% có thể được mở rộng từ 200 mét lên 350 mét, trực tiếp giải quyết vấn đề "không thể đo được ở khoảng cách xa" trong các kịch bản khảo sát quy mô lớn như vùng núi và sa mạc đối với máy bay không người lái.
② Độ rộng xung (ns): có thể điều chỉnh từ 1 đến 10ns. Sản phẩm tiêu chuẩn có độ trôi nhiệt độ độ rộng xung ở dải nhiệt độ (-40~85 ℃) ≤ 0,5ns; hơn nữa, nó có thể đạt được độ trôi nhiệt độ độ rộng xung ở dải nhiệt độ (-40~85 ℃) ≤ 0,2ns. Chỉ số này là "thang thời gian" của độ chính xác khoảng cách, thể hiện thời lượng của các xung laser. Nguyên tắc tính toán khoảng cách để phát hiện máy bay không người lái là "khoảng cách = (tốc độ ánh sáng x thời gian khứ hồi của xung)/2", do đó độ rộng xung quyết định trực tiếp "độ chính xác đo thời gian". Khi độ rộng xung giảm, "độ sắc nét thời gian" của xung tăng lên, và sai số thời gian giữa "thời điểm phát xung" và "thời điểm nhận xung phản xạ" ở đầu thu sẽ giảm đáng kể.
③ Độ ổn định bước sóng: trong phạm vi 1pm/℃, độ rộng vạch ở nhiệt độ tối đa là 0,128nm là "điểm chuẩn độ chính xác" dưới tác động của môi trường, và phạm vi dao động của bước sóng đầu ra laser thay đổi theo nhiệt độ và điện áp. Hệ thống phát hiện trong dải bước sóng 1,5 μm thường sử dụng công nghệ "thu nhận đa dạng bước sóng" hoặc "giao thoa" để cải thiện độ chính xác, và sự dao động bước sóng có thể trực tiếp gây ra sai lệch chuẩn đo - ví dụ, khi máy bay không người lái hoạt động ở độ cao lớn, nhiệt độ môi trường có thể tăng từ -10 ℃ lên 30 ℃. Nếu hệ số nhiệt độ bước sóng của laser sợi quang 1,5 μm là 5pm/℃, bước sóng sẽ dao động 200pm, và sai số đo khoảng cách tương ứng sẽ tăng thêm 0,3 milimét (được suy ra từ công thức tương quan giữa bước sóng và tốc độ ánh sáng). Đặc biệt trong việc tuần tra đường dây điện bằng máy bay không người lái, cần đo các thông số chính xác như độ võng dây và khoảng cách giữa các đường dây. Bước sóng không ổn định có thể dẫn đến sai lệch dữ liệu và ảnh hưởng đến việc đánh giá an toàn đường dây; Laser 1,5 μm sử dụng công nghệ khóa bước sóng có thể kiểm soát độ ổn định bước sóng trong phạm vi 1pm/℃, đảm bảo độ chính xác phát hiện ở mức centimet ngay cả khi nhiệt độ thay đổi.
④ Sự phối hợp giữa các chỉ báo: Là yếu tố "cân bằng" giữa độ chính xác và phạm vi trong các kịch bản phát hiện máy bay không người lái thực tế, nơi các chỉ báo không hoạt động độc lập mà có mối quan hệ cộng tác hoặc hạn chế lẫn nhau. Ví dụ, tăng công suất đỉnh có thể mở rộng phạm vi phát hiện, nhưng cần phải kiểm soát độ rộng xung để tránh giảm độ chính xác (cần đạt được sự cân bằng giữa "công suất cao + xung hẹp" thông qua công nghệ nén xung); Tối ưu hóa chất lượng chùm tia có thể đồng thời cải thiện phạm vi và độ chính xác (tập trung chùm tia làm giảm lãng phí năng lượng và nhiễu đo lường do các điểm sáng chồng chéo ở khoảng cách xa). Ưu điểm của laser sợi quang 1,5 μm nằm ở khả năng đạt được sự tối ưu hóa đồng thời giữa "công suất đỉnh cao (1-10 kW), độ rộng xung hẹp (1-10 ns), chất lượng chùm tia cao (M²<1,5) và độ ổn định bước sóng cao (<1pm/℃)" thông qua đặc tính tổn hao thấp của môi trường sợi quang và công nghệ điều chế xung. Điều này đạt được bước đột phá kép "khoảng cách xa (300-500 mét) + độ chính xác cao (mức centimet)" trong việc phát hiện máy bay không người lái, đây cũng là năng lực cạnh tranh cốt lõi của nó trong việc thay thế các laser 905nm và 1064nm truyền thống trong khảo sát bằng máy bay không người lái, cứu hộ khẩn cấp và các kịch bản khác.
Có thể tùy chỉnh
✅ Yêu cầu về độ rộng xung cố định và độ trôi nhiệt độ của độ rộng xung
✅ Loại đầu ra & nhánh đầu ra
✅ Tỷ lệ phân nhánh ánh sáng tham khảo
✅ Độ ổn định công suất trung bình
✅ Nhu cầu bản địa hóa
Thời gian đăng bài: 28/10/2025