Im Zuge der Modernisierung der Geoinformationsbranche hin zu mehr Effizienz und Präzision entwickeln sich 1,5-µm-Faserlaser dank ihrer optimalen Anpassungsfähigkeit an die jeweiligen Einsatzbedingungen zum zentralen Wachstumstreiber in den beiden Hauptbereichen der unbemannten Luftfahrzeugvermessung und der handgeführten Vermessung. Mit dem rasanten Wachstum von Anwendungen wie der Vermessung aus niedriger Höhe und der Notfallkartierung mittels Drohnen sowie der Weiterentwicklung handgeführter Scanner hin zu höherer Präzision und Portabilität wird der globale Markt für 1,5-µm-Faserlaser in der Vermessung bis 2024 voraussichtlich 1,2 Milliarden Yuan überschreiten. Die Nachfrage nach unbemannten Luftfahrzeugen und handgeführten Geräten macht dabei über 60 % des Gesamtmarktes aus und verzeichnet ein durchschnittliches jährliches Wachstum von 8,2 %. Dieser Nachfrageboom basiert auf der perfekten Übereinstimmung zwischen der einzigartigen Leistungsfähigkeit des 1,5-µm-Bandes und den hohen Anforderungen an Genauigkeit, Sicherheit und Umweltverträglichkeit in Vermessungsszenarien.
1. Produktübersicht
Die „1,5-µm-Faserlaser-Serie“ von Lumispot nutzt MOPA-Verstärkungstechnologie und zeichnet sich durch hohe Spitzenleistung und elektrooptische Umwandlungseffizienz, geringes ASE- und nichtlineares Rauschverhältnis sowie einen breiten Arbeitstemperaturbereich aus. Dadurch eignet sie sich ideal als Laserquelle für LiDAR-Systeme. In Vermessungssystemen wie LiDAR und LiDAR dient ein 1,5-µm-Faserlaser als zentrale Lichtquelle. Seine Leistungskennzahlen bestimmen direkt die Genauigkeit und Reichweite der Detektion. Diese beiden Dimensionen sind wiederum unmittelbar mit der Effizienz und Zuverlässigkeit unbemannter Luftfahrzeuge in Bereichen wie Geländevermessung, Zielerkennung und Überwachung von Stromleitungen verbunden. Aus physikalischer Sicht und hinsichtlich der Signalverarbeitung sind Spitzenleistung, Pulsbreite und Wellenlängenstabilität die drei Kernkennzahlen, die die Detektionsgenauigkeit und -reichweite maßgeblich beeinflussen. Ihr Wirkungsmechanismus lässt sich entlang der gesamten Signalkette – von der Signalübertragung über die atmosphärische Transmission bis hin zur Zielreflexion und dem Signalempfang – analysieren.
2. Anwendungsgebiete
Im Bereich der unbemannten Luftbildvermessung und -kartierung ist die Nachfrage nach 1,5-µm-Faserlasern aufgrund ihrer präzisen Auflösung kritischer Punkte bei Luftoperationen sprunghaft angestiegen. Die Plattformen unbemannter Luftfahrzeuge unterliegen strengen Beschränkungen hinsichtlich Volumen, Gewicht und Energieverbrauch der Nutzlast. Die kompakte Bauweise und das geringe Gewicht des 1,5-µm-Faserlasers ermöglichen es, das Gewicht des Laser-Radarsystems auf ein Drittel herkömmlicher Geräte zu reduzieren und es so optimal an verschiedene Arten unbemannter Luftfahrzeuge wie Multikopter und Starrflügler anzupassen. Darüber hinaus liegt dieses Wellenlängenband im optimalen Bereich der atmosphärischen Transmission. Verglichen mit dem üblicherweise verwendeten 905-nm-Laser ist seine Transmissionsdämpfung unter komplexen meteorologischen Bedingungen wie Dunst und Staub um mehr als 40 % geringer. Mit einer Spitzenleistung von bis zu kW erreicht es eine Erfassungsdistanz von über 250 Metern für Ziele mit einem Reflexionsgrad von 10 %. Dadurch wird das Problem der eingeschränkten Sicht und Entfernungsmessung für unbemannte Luftfahrzeuge bei Vermessungsarbeiten in Gebirgen, Wüsten und anderen Regionen gelöst. Gleichzeitig ermöglicht die hervorragende Augensicherheit – dank einer Spitzenleistung, die mehr als zehnmal so hoch ist wie die eines 905-nm-Lasers – den Betrieb von Drohnen in niedrigen Höhen ohne zusätzliche Schutzvorrichtungen. Dies verbessert die Sicherheit und Flexibilität in bemannten Bereichen wie Stadtvermessung und Agrarkartierung erheblich.
Im Bereich der mobilen Vermessung und Kartierung ist die steigende Nachfrage nach 1,5-µm-Faserlasern eng mit den zentralen Anforderungen an Geräteportabilität und hohe Präzision verknüpft. Moderne mobile Vermessungsgeräte müssen sowohl anpassungsfähig an komplexe Einsatzszenarien als auch benutzerfreundlich sein. Das geringe Rauschen und die hohe Strahlqualität von 1,5-µm-Faserlasern ermöglichen es mobilen Scannern, eine Messgenauigkeit im Mikrometerbereich zu erreichen und somit höchste Präzisionsanforderungen wie die Digitalisierung von Kulturgütern und die Prüfung industrieller Bauteile zu erfüllen. Verglichen mit herkömmlichen 1,064-µm-Lasern ist ihre Störfestigkeit in Umgebungen mit starkem Außenlicht deutlich verbessert. In Kombination mit der berührungslosen Messtechnik können damit schnell dreidimensionale Punktwolkendaten erfasst werden, beispielsweise bei der Restaurierung historischer Gebäude oder an Einsatzorten, ohne dass eine Vorverarbeitung der Zieldaten erforderlich ist. Besonders hervorzuheben ist, dass sich das kompakte Gehäuse in handliche Geräte mit einem Gewicht von weniger als 500 Gramm integrieren lässt und einen breiten Temperaturbereich von -30 ℃ bis +60 ℃ abdeckt. Dadurch eignet es sich perfekt für die Anforderungen von Einsätzen in verschiedenen Szenarien, wie z. B. Felduntersuchungen und Werkstattinspektionen.
Aus Sicht seiner Kernfunktion haben sich 1,5-µm-Faserlaser zu einem Schlüsselelement für die Neugestaltung von Vermessungsmethoden entwickelt. Bei der Vermessung mit unbemannten Luftfahrzeugen (Drohnen) bilden sie das Herzstück des Laser-Radars und erreichen durch Nanosekunden-Impulsausgabe eine zentimetergenaue Entfernungsmessung. Sie liefern hochdichte Punktwolkendaten für die 3D-Geländemodellierung und die Fremdkörpererkennung an Stromleitungen und steigern die Effizienz der Drohnenvermessung im Vergleich zu herkömmlichen Methoden um mehr als das Dreifache. Im Bereich der nationalen Landvermessung ermöglicht ihre große Reichweite die effiziente Vermessung von 10 Quadratkilometern pro Flug mit Datenfehlern unter 5 Zentimetern. Bei der Handvermessung ermöglichen sie eine intuitive Bedienung: Im Bereich des Kulturerbeschutzes erfassen sie präzise die Oberflächenstruktur von Kulturgütern und liefern millimetergenaue 3D-Modelle für die digitale Archivierung. Im Reverse Engineering lassen sich geometrische Daten komplexer Bauteile schnell gewinnen, was die Produktentwicklung beschleunigt. Bei der Notfallvermessung und -kartierung kann dank Echtzeit-Datenverarbeitung innerhalb einer Stunde nach Erdbeben, Überschwemmungen und anderen Katastrophen ein dreidimensionales Modell des betroffenen Gebiets erstellt werden. Dies ist eine entscheidende Grundlage für Rettungsentscheidungen. Von großflächigen Luftbildaufnahmen bis hin zu präzisen Bodenscans – der 1,5-µm-Faserlaser läutet für die Vermessungsbranche eine neue Ära der „höchsten Präzision und Effizienz“ ein.
3. Kernvorteile
Die Detektionsreichweite ist im Wesentlichen die maximale Entfernung, in der die vom Laser emittierten Photonen die atmosphärische Dämpfung und die Reflexionsverluste am Ziel überwinden und vom Empfänger noch als effektive Signale erfasst werden können. Folgende Indikatoren des hellen 1,5-µm-Faserlasers bestimmen diesen Prozess maßgeblich:
① Spitzenleistung (kW): Standard 3 kW bei 3 ns und 100 kHz; verbessertes Produkt 8 kW bei 3 ns und 100 kHz. Die Spitzenleistung ist die „treibende Kraft“ der Detektionsreichweite und repräsentiert die momentane Energie, die der Laser innerhalb eines einzelnen Pulses freisetzt. Sie ist der Schlüsselfaktor für die Stärke von Fernsignalen. Bei der Drohnendetektion müssen Photonen Hunderte oder sogar Tausende von Metern durch die Atmosphäre zurücklegen. Dies kann zu Dämpfung durch Rayleigh-Streuung und Aerosolabsorption führen (obwohl das 1,5-µm-Band zum „atmosphärischen Fenster“ gehört, tritt dennoch eine inhärente Dämpfung auf). Gleichzeitig kann die Oberflächenreflexion des Ziels (z. B. Unterschiede in Vegetation, Metallen und Gestein) ebenfalls zu Signalverlusten führen. Wird die Spitzenleistung erhöht, so kann selbst nach Dämpfung und Reflexionsverlust über große Entfernungen die Anzahl der Photonen, die das Empfangsende erreichen, immer noch die Schwelle für das Signal-Rausch-Verhältnis erreichen, wodurch die Detektionsreichweite erweitert wird – beispielsweise kann durch Erhöhung der Spitzenleistung eines 1,5 μm Faserlasers von 1 kW auf 5 kW unter gleichen atmosphärischen Bedingungen die Detektionsreichweite von 10 % Reflexionsgrad von 200 Metern auf 350 Meter erweitert werden, wodurch das Problem der eingeschränkten Messmöglichkeiten von Drohnen in großflächigen Vermessungsszenarien wie Gebirgsregionen und Wüsten direkt gelöst wird.
② Pulsbreite (ns): einstellbar von 1 bis 10 ns. Das Standardprodukt weist eine Pulsbreiten-Temperaturdrift von ≤ 0,5 ns über den gesamten Temperaturbereich von -40 bis 85 °C auf; darüber hinaus kann eine Pulsbreiten-Temperaturdrift von ≤ 0,2 ns erreicht werden. Dieser Wert ist die „Zeitskala“ der Entfernungsgenauigkeit und repräsentiert die Dauer der Laserpulse. Das Berechnungsprinzip für die Entfernungsmessung bei Drohnen lautet „Entfernung = (Lichtgeschwindigkeit × Pulslaufzeit) / 2“. Daher bestimmt die Pulsbreite direkt die „Zeitmessgenauigkeit“. Mit abnehmender Pulsbreite erhöht sich die „Zeitschärfe“ des Pulses, und der Zeitfehler zwischen Pulsaussendung und -empfang am Empfänger wird deutlich reduziert.
③ Wellenlängenstabilität: Innerhalb von 1 pm/°C dient die Linienbreite von 0,128 nm bei Volltemperatur als Genauigkeitsanker unter Umwelteinflüssen. Der Schwankungsbereich der Laserausgangswellenlänge bei Temperatur- und Spannungsänderungen wird ebenfalls erfasst. Detektionssysteme im 1,5-µm-Wellenlängenband nutzen üblicherweise „Wellenlängendiversitätsempfang“ oder „Interferometrie“, um die Genauigkeit zu verbessern. Wellenlängenschwankungen können jedoch direkt zu Abweichungen des Messreferenzpunktes führen. Beispielsweise kann die Umgebungstemperatur bei Drohnenflügen in großer Höhe von -10 °C auf 30 °C ansteigen. Beträgt der Temperaturkoeffizient der Wellenlänge des 1,5-µm-Faserlasers 5 pm/°C, schwankt die Wellenlänge um 200 pm, und der entsprechende Entfernungsmessfehler erhöht sich um 0,3 Millimeter (berechnet aus der Korrelationsformel zwischen Wellenlänge und Lichtgeschwindigkeit). Insbesondere bei der Überwachung von Stromleitungen mit unbemannten Fluggeräten müssen präzise Parameter wie Kabeldurchhang und Leitungsabstand gemessen werden. Eine instabile Wellenlänge kann zu Datenabweichungen führen und die Beurteilung der Leitungssicherheit beeinträchtigen; Der 1,5 μm Laser mit Wellenlängen-Locking-Technologie kann die Wellenlängenstabilität innerhalb von 1 pm/℃ kontrollieren und gewährleistet so eine zentimetergenaue Detektion auch bei Temperaturänderungen.
④ Indikatorsynergie: Der „Gleichgewichtsfaktor“ zwischen Genauigkeit und Reichweite in realen Drohnenerkennungsszenarien, in denen Indikatoren nicht unabhängig voneinander agieren, sondern in einem synergistischen oder einschränkenden Verhältnis zueinander stehen. Beispielsweise kann eine Erhöhung der Spitzenleistung die Erfassungsreichweite vergrößern, jedoch muss die Pulsbreite kontrolliert werden, um einen Genauigkeitsverlust zu vermeiden (ein Gleichgewicht zwischen „hoher Leistung und schmalem Puls“ muss durch Pulskompressionstechnologie erreicht werden). Die Optimierung der Strahlqualität kann Reichweite und Genauigkeit gleichzeitig verbessern (Strahlkonzentration reduziert Energieverluste und Messstörungen durch überlappende Lichtflecken auf große Entfernungen). Der Vorteil eines 1,5-µm-Faserlasers liegt in seiner Fähigkeit, durch die geringen Verluste des Fasermediums und die Pulsmodulationstechnologie eine synergistische Optimierung von „hoher Spitzenleistung (1–10 kW), schmaler Pulsbreite (1–10 ns), hoher Strahlqualität (M² < 1,5) und hoher Wellenlängenstabilität (< 1 pm/°C)“ zu erreichen. Dies stellt einen doppelten Durchbruch dar: „Große Reichweite (300-500 Meter) + hohe Präzision (Zentimeterbereich)“ bei der Erkennung unbemannter Luftfahrzeuge. Dies ist auch die Kernkompetenz des Systems beim Ersatz herkömmlicher 905-nm- und 1064-nm-Laser bei der Vermessung mit unbemannten Luftfahrzeugen, bei Notfallrettungen und in anderen Anwendungsbereichen.
Anpassbar
✅ Anforderungen an die feste Impulsbreite und die Temperaturdrift der Impulsbreite
✅ Ausgabetyp & Ausgabezweig
✅ Referenz-Lichtast-Aufspaltungsverhältnis
✅ Durchschnittliche Leistungsstabilität
✅ Lokalisierungsbedarf
Veröffentlichungsdatum: 28. Oktober 2025