בגל שדרוג תעשיית המדידות והמיפוי הגיאוגרפי לעבר יעילות ודיוק, לייזרי סיבים של 1.5 מיקרומטר הופכים לכוח המניע המרכזי לצמיחת השוק בשני התחומים העיקריים של מדידת כלי טיס בלתי מאוישים ומדידות ניידות, הודות להתאמתם העמוקה לדרישות הזירה. עם הצמיחה המתפרצת של יישומים כגון מדידה בגובה נמוך ומיפוי חירום באמצעות רחפנים, כמו גם המעבר של מכשירי סריקה ניידים לעבר דיוק וניידות גבוהים, גודל השוק העולמי של לייזרי סיבים של 1.5 מיקרומטר למדידות עלה על 1.2 מיליארד יואן עד 2024, כאשר הביקוש לכלי טיס בלתי מאוישים ומכשירים ניידים מהווה למעלה מ-60% מהסך הכולל, ושומר על קצב צמיחה שנתי ממוצע של 8.2%. מאחורי פריחת הביקוש הזו עומדת התהודה המושלמת בין הביצועים הייחודיים של פס 1.5 מיקרומטר לבין הדרישות המחמירות לדיוק, בטיחות והתאמה סביבתית בתרחישי מדידה.
1. סקירת מוצר
"סדרת לייזר הסיבים 1.5 מיקרון" של Lumispot מאמצת טכנולוגיית הגברה MOPA, בעלת הספק שיא גבוה ויעילות המרה אלקטרו-אופטית, יחס רעש ASE לא ליניארי נמוך וטווח טמפרטורות עבודה רחב, מה שהופך אותה מתאימה לשימוש כמקור פליטת לייזר LiDAR. במערכות מדידה כגון LiDAR ו-LiDAR, לייזר סיבים של 1.5 מיקרון משמש כמקור האור הפולט הליבה, ומדדי הביצועים שלו קובעים ישירות את "דיוק" ו"רוחב" הגילוי. הביצועים של שני ממדים אלה קשורים ישירות ליעילות ולאמינות של כלי טיס בלתי מאוישים במדדי שטח, זיהוי מטרות, סיור בקווי חשמל ותרחישים אחרים. מנקודת מבט של חוקי שידור פיזיקליים ולוגיקת עיבוד אותות, שלושת המדדים המרכזיים של הספק שיא, רוחב פולס ויציבות אורך גל הם משתנים מרכזיים המשפיעים על דיוק הגילוי והטווח. ניתן לפרק את מנגנון הפעולה שלהם לאורך כל שרשרת "קליטת אות השתקפות מטרה של שידור אטמוספרי".
2. שדות יישום
בתחום הסקרים והמיפוי האוויריים הבלתי מאוישים, הביקוש ללייזרי סיבים של 1.5 מיקרומטר זינק בקצב מסחרר בשל הרזולוציה המדויקת שלהם של נקודות כאב בפעולות אוויריות. לפלטפורמת כלי הטיס הבלתי מאוישים יש מגבלות מחמירות על הנפח, המשקל וצריכת האנרגיה של המטען, בעוד שהעיצוב המבני הקומפקטי ומאפייני הקלות של לייזר הסיבים של 1.5 מיקרומטר יכולים לדחוס את משקל מערכת מכ"ם הלייזר לשליש מהציוד המסורתי, תוך התאמה מושלמת לסוגים שונים של דגמי כלי טיס בלתי מאוישים כגון רב-רוטורים וכנפיים קבועות. חשוב מכך, פס זה ממוקם ב"חלון הזהב" של שידור אטמוספרי. בהשוואה ללייזר 905 ננומטר הנפוץ, הנחתת השידור שלו מצטמצמת ביותר מ-40% בתנאים מטאורולוגיים מורכבים כמו אובך ואבק. עם הספק שיא של עד קילוואט, הוא יכול להשיג מרחק גילוי של יותר מ-250 מטרים עבור מטרות עם רפלקטיביות של 10%, ובכך לפתור את בעיית "הראות ומדידת המרחק הלא ברורים" עבור כלי טיס בלתי מאוישים במהלך סקרים באזורים הרריים, מדבריות ואזורים אחרים. במקביל, תכונות הבטיחות המצוינות של העין האנושית - המאפשרות עוצמת שיא של יותר מפי 10 מזו של לייזר 905 ננומטר - מאפשרות לרחפנים לפעול בגבהים נמוכים ללא צורך באמצעי מיגון בטיחות נוספים, ובכך משפרות מאוד את הבטיחות והגמישות של אזורים מאוישים כמו מדידות עירוניות ומיפוי חקלאי.
בתחום המדידות והמיפוי הניידים, הדרישה הגוברת ללייזרי סיבים של 1.5 מיקרומטר קשורה קשר הדוק לדרישות הליבה של ניידות המכשיר ודיוק גבוה. ציוד מדידה נייד מודרני צריך לאזן בין יכולת הסתגלות לסצנות מורכבות לבין קלות תפעול. תפוקת הרעש הנמוכה ואיכות הקרן הגבוהה של לייזרי סיבים של 1.5 מיקרומטר מאפשרים לסורקים ניידים להשיג דיוק מדידה ברמת מיקרומטר, תוך עמידה בדרישות דיוק גבוהות כגון דיגיטציה של שרידים תרבותיים וזיהוי רכיבים תעשייתיים. בהשוואה ללייזרים מסורתיים של 1.064 מיקרומטר, יכולת מניעת ההפרעות שלו משופרת משמעותית בסביבות אור חזקות חיצוניות. בשילוב עם מאפייני מדידה ללא מגע, הוא יכול להשיג במהירות נתוני ענן נקודות תלת-ממדיים בתרחישים כגון שיקום מבנים עתיקים ואתרי הצלה חירום, ללא צורך בעיבוד מקדים של המטרה. ראוי לציין עוד יותר שעיצוב האריזה הקומפקטי שלו יכול להשתלב במכשירים ניידים במשקל של פחות מ-500 גרם, עם טווח טמפרטורות רחב של -30 ℃ עד +60 ℃, תוך התאמה מושלמת לצרכים של פעולות מרובות תרחישים כגון סקרי שטח ובדיקות סדנה.
מנקודת מבט של תפקידו המרכזי, לייזרי סיבים של 1.5 מיקרומטר הפכו למכשיר מפתח לעיצוב מחדש של יכולות המדידה. במדידת כלי טיס בלתי מאוישים, הוא משמש כ"לב" של מכ"ם הלייזר, ומשיג דיוק ברמת סנטימטר באמצעות פלט פולסים של ננו-שנייה, מספק נתוני ענן נקודות בצפיפות גבוהה עבור מידול תלת-ממדי של שטח וגילוי עצמים זרים בקווי חשמל, ומשפר את יעילות מדידת כלי טיס בלתי מאוישים פי שלושה ויותר בהשוואה לשיטות מסורתיות; בהקשר של סקר קרקעות לאומי, יכולת הגילוי ארוכת הטווח שלו יכולה להשיג מדידה יעילה של 10 קמ"ר לכל טיסה, עם שגיאות נתונים הנשלטות עד 5 סנטימטרים. בתחום המדידה הניידת, הוא מאפשר למכשירים להשיג חוויית מבצעית של "סרוק וקבל": בהגנה על מורשת תרבותית, הוא יכול ללכוד במדויק את פרטי מרקם פני השטח של שרידים תרבותיים ולספק מודלים תלת-ממדיים ברמת מילימטר לארכיון דיגיטלי; בהנדסה הפוכה, ניתן להשיג במהירות נתונים גיאומטריים של רכיבים מורכבים, מה שמאיץ איטרציות של עיצוב מוצרים; במדידות ומיפוי חירום, עם יכולות עיבוד נתונים בזמן אמת, ניתן ליצור מודל תלת-ממדי של האזור הפגוע תוך שעה לאחר התרחשות רעידות אדמה, שיטפונות ואסונות אחרים, המספק תמיכה קריטית בקבלת החלטות הצלה. מסקרים אוויריים בקנה מידה גדול ועד סריקת קרקע מדויקת, לייזר הסיבים של 1.5 מיקרומטר מוביל את תעשיית המדידות לעידן חדש של "דיוק גבוה + יעילות גבוהה".
3. יתרונות מרכזיים
מהות טווח הגילוי היא המרחק הרחוק ביותר שבו הפוטונים הנפלטים מהלייזר יכולים להתגבר על הנחתה אטמוספרית ואובדן החזרת המטרה, ועדיין להיקלט על ידי הקצה המקבל כאותות יעילים. האינדיקטורים הבאים של לייזר מקור בהיר בלייזר סיב 1.5 מיקרומטר שולטים ישירות בתהליך זה:
① הספק שיא (קילוואט): סטנדרטי 3kW@3ns ו-100kHz; מוצר משודרג 8kW@3ns ו-100kHz הוא "הכוח המניע העיקרי" של טווח הגילוי, המייצג את האנרגיה הרגעית המשתחררת על ידי הלייזר בפעימה אחת, והוא הגורם המרכזי הקובע את עוצמת האותות למרחקים ארוכים. בגילוי רחפנים, פוטונים צריכים לנוע מאות או אפילו אלפי מטרים דרך האטמוספירה, מה שעלול לגרום לדעיכה עקב פיזור ריילי וספיגת אירוסולים (למרות שפס ה-1.5 מיקרומטר שייך ל"חלון האטמוספרי", עדיין קיימת דעיכה אינהרנטית). יחד עם זאת, החזרת פני השטח של המטרה (כגון הבדלים בצמחייה, מתכות וסלעים) יכולה גם היא להוביל לאובדן אות. כאשר מגדילים את עוצמת השיא, אפילו לאחר הנחתה למרחקים ארוכים ואובדן החזרה, מספר הפוטונים המגיעים לקצה המקבל עדיין יכול לעמוד ב"סף יחס אות לרעש", ובכך להרחיב את טווח הגילוי - לדוגמה, על ידי הגדלת עוצמת השיא של לייזר סיב של 1.5 מיקרומטר מ-1 קילוואט ל-5 קילוואט, באותם תנאים אטמוספריים, ניתן להרחיב את טווח הגילוי של מטרות בעלות החזרה של 10% מ-200 מטר ל-350 מטר, ובכך לפתור ישירות את נקודת הכאב של "חוסר היכולת למדוד רחוק" בתרחישי סקר בקנה מידה גדול כמו אזורים הרריים ומדבריות עבור רחפנים.
② רוחב פולס (ns): ניתן לכוונון מ-1 עד 10ns. למוצר הסטנדרטי יש סחיפה מלאה של רוחב פולס בטמפרטורה (-40~85 ℃) של ≤ 0.5ns; בנוסף, הוא יכול להגיע לסחיפה מלאה של רוחב פולס בטמפרטורה (-40~85 ℃) של ≤ 0.2ns. אינדיקטור זה הוא "סולם הזמן" של דיוק המרחק, המייצג את משך פולסי הלייזר. עקרון חישוב המרחק לגילוי רחפנים הוא "מרחק=(מהירות אור x זמן הלוך ושוב של הפולס)/2", כך שרוחב הפולס קובע ישירות את "דיוק מדידת הזמן". כאשר רוחב הפולס מצטמצם, "חדות הזמן" של הפולס עולה, ושגיאת התזמון בין "זמן פליטת הפולס" ל"זמן קליטת הפולס המוחזר" בקצה המקבל תפחת משמעותית.
③ יציבות אורך גל: בתוך 1pm/℃, רוחב הקו בטמפרטורה מלאה של 0.128nm הוא "עוגן הדיוק" תחת הפרעות סביבתיות, וטווח התנודות של אורך גל פלט הלייזר משתנה עם שינויי טמפרטורה ומתח. מערכת הגילוי בתחום אורך הגל של 1.5 מיקרומטר משתמשת בדרך כלל בטכנולוגיית "קליטה גיוון אורך גל" או "אינטרפרומטריה" כדי לשפר את הדיוק, ותנודות באורך גל יכולות לגרום ישירות לסטיית ייחוס המדידה - לדוגמה, כאשר רחפן פועל בגובה רב, טמפרטורת הסביבה עשויה לעלות מ-10 ℃- ל-30 ℃. אם מקדם הטמפרטורה באורך הגל של לייזר סיב 1.5 מיקרומטר הוא 5pm/℃, אורך הגל ישתנה ב-200pm, ושגיאת מדידת המרחק המתאימה תגדל ב-0.3 מילימטרים (נגזרת מנוסחת המתאם בין אורך גל למהירות האור). במיוחד בסיור קווי חשמל של כלי טיס בלתי מאוישים, יש למדוד פרמטרים מדויקים כגון שקיעה של חוטים ומרחק בין קווים. אורך גל לא יציב יכול להוביל לסטיית נתונים ולהשפיע על הערכת בטיחות הקו; לייזר של 1.5 מיקרומטר המשתמש בטכנולוגיית נעילת אורך גל יכול לשלוט ביציבות אורך גל בטווח של 1pm/℃, ובכך להבטיח דיוק זיהוי בגובה סנטימטר גם כאשר מתרחשים שינויי טמפרטורה.
④ סינרגיה של אינדיקטורים: ה"מאזן" בין דיוק לטווח בתרחישי גילוי של רחפנים בפועל, שבהם אינדיקטורים אינם פועלים באופן עצמאי, אלא מקיימים קשר שיתופי או מגביל. לדוגמה, הגדלת עוצמת השיא יכולה להאריך את טווח הגילוי, אך יש צורך לשלוט ברוחב הפולס כדי למנוע ירידה בדיוק (יש להשיג איזון של "עוצמה גבוהה + פולס צר" באמצעות טכנולוגיית דחיסת פולסים); אופטימיזציה של איכות הקרן יכולה לשפר בו זמנית את הטווח והדיוק (ריכוז הקרן מפחית בזבוז אנרגיה והפרעות מדידה הנגרמות מחפיפת נקודות אור במרחקים ארוכים). היתרון של לייזר סיבים של 1.5 מיקרומטר טמון ביכולתו להשיג אופטימיזציה סינרגטית של "עוצמת שיא גבוהה (1-10 קילוואט), רוחב פולס צר (1-10 ננו-שניות), איכות קרן גבוהה (M²<1.5) ויציבות אורך גל גבוהה (<1pm/℃)" באמצעות מאפייני הפסדים נמוכים של מדיית סיבים וטכנולוגיית אפנון פולסים. זה משיג פריצת דרך כפולה של "מרחק ארוך (300-500 מטר) + דיוק גבוה (ברמת סנטימטר)" בגילוי כלי טיס בלתי מאוישים, שהוא גם התחרותיות המרכזית שלו בהחלפת לייזרים מסורתיים של 905 ננומטר ו-1064 ננומטר בסקרי כלי טיס בלתי מאוישים, חילוץ חירום ותרחישים אחרים.
ניתן להתאמה אישית
✅ דרישות סחיפה של טמפרטורת רוחב פולס קבוע ורחב פולס
✅ סוג פלט וענף פלט
✅ יחס פיצול ענפי אור ייחוס
✅ יציבות צריכת חשמל ממוצעת
✅ ביקוש ללוקליזציה
זמן פרסום: 28 באוקטובר 2025