智能制造網(wǎng)APP
智能制造網(wǎng)手機站
智能制造網(wǎng)小程序
智能制造網(wǎng)官微
智能制造網(wǎng)服務號
智能控制
機器人
儀器儀表
物聯(lián)網(wǎng)
3D打印
工業(yè)軟件
回放
品牌
其他品牌
激光雷達是一種新興崛起的感知硬件，憑借強大的三維感知能力被越來越多的行業(yè)所熟知。近兩年，隨著無人駕駛、遙感測繪、測距測風等新技術的飛速發(fā)展，激光雷達作為一種環(huán)境感知傳感器，愈發(fā)受到行業(yè)重視，顯示出巨大的市場前景！
激光雷達一般是由激光器、激光發(fā)射機、激光接收機、計算機處理等模塊構成。它是將脈沖激光作為信號源，并與激光接收機接收的信號做比較，用相位、頻率、偏振以及振幅等參數(shù)通過計算機處理得到我們想要的信息。
激光光源是激光雷達核心裝置，相當一部分激光雷達采用905nm半導體光源。這種光源的優(yōu)點是成本較低、相對成熟，最終產(chǎn)品的尺寸也相對較小，但抗干擾能力弱，探測距離短，對雨霧的穿透力不足，最重要的一點是905nm激光在人眼安全方面存在不小的風險。
相較于905nm半導體激光器，1550nm光纖激光器具有光束質量好、峰值功率高、探測距離遠、人眼安全等優(yōu)點，已逐漸成為未來無人駕駛、車輛安全預警、測距、測風等激光雷達領域重要技術方案之一。
武漢長進激光技術有限公司(簡稱長進激光)基于20年特種光纖深耕經(jīng)驗，為1550nm光纖激光雷達特別推出了單摻鉺光纖、鉺鐿共摻光纖以及鉺鐿共摻保偏光纖等系列光纖。
尤其是激光雷達用的鉺鐿共摻保偏光纖，目前已被限制進口。長進激光作為國內第一家推出鉺鐿共摻保偏光纖的企業(yè)，旨在突破國外封鎖，為我國激光雷達產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展保駕護航。
據(jù)悉，上述光纖指標達到進口同類產(chǎn)品水平，部分參數(shù)指標超過進口產(chǎn)品。產(chǎn)品一經(jīng)推出，獲得了客戶的廣泛認可。
激光雷達的應用
激光測距
激光測距一般采用脈沖式激光器作為光源。1550nm脈沖激光具有激光發(fā)散角小、脈沖能量高、人眼安全等優(yōu)點，成為激光測距的理想光源。
脈沖激光測距的基本原理是激光器發(fā)射激光脈沖，該激光脈沖在擊中障礙物后被反射回來并被接收系統(tǒng)接收和處理，通過激光器發(fā)射信號和反射信號的時間差，就可以計算出目標距離。激光測距多應用于電力、建筑，地質，消防，鐵路，農(nóng)業(yè)，林業(yè)，軍事等領域。
1550nm光纖激光器具有體積小、轉換效率高、光束質量好等優(yōu)點。一般使用的增益介質是鉺纖及鉺鐿共摻光纖，通過980nm泵浦與單模鉺纖進行第一級預防大，二級放大則采用940nm泵浦與雙包層鉺鐿共摻光纖完成。
車載激光雷達
近幾年來，自動駕駛的概念越來越被頻繁的提及，而自動輔助駕駛技術也在快速的發(fā)展，車載激光雷達被認為是 L3 級及以上自動駕駛必備傳感器。其主要通過激光的飛行時間確定與障礙物的距離，同時通過激光光束測量障礙物物體輪廓與汽車之間的相對距離，再將這些信息繪制成周圍環(huán)境高精度3D地圖，從而保證了無人駕駛的安全性。
目前激光雷達廠商主要使用波長為905nm和1550nm的激光發(fā)射器，波長為1550nm的光線不容易在人眼液體中傳輸，這意味著采用波長為1550nm激光的激光雷達的功率可以相當高，而不會造成視網(wǎng)膜損傷。
更高的功率，意味著更遠的探測距離，更長的波長，意味著更容易穿透粉塵霧霾。因此，1550nm激光雷達越來越成為車載激光雷達的重要技術方案。
雖然有行業(yè)人士認為 1550nm激光器成本居高不下，但通過自身研發(fā)能力與供應鏈能力降低 1550nm激光雷達的整體成本，從而為客戶提供高性價比的激光雷達產(chǎn)品。
測風激光雷達
隨著國家對環(huán)境的重視，風力發(fā)電作為一種新能源逐漸成為國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，風力發(fā)電裝機量持續(xù)增長。據(jù)有關研究指出，到2030年左右，風力發(fā)電總量占電力總量的比例會達到26%。但是風能作為自然界一種不可控資源，如何充分利用好風力資源則顯得尤為重要。
由于山頂和沿海的風力資源非常豐富，而風力發(fā)電機的葉片非常大且沉重，重量達到20噸左右，因此風力發(fā)電機的建設難度相當巨大。而在極端氣候下，如果葉片不能根據(jù)風向實時調整方向，可能會對葉片和機組造成損壞，造成重大經(jīng)濟損失。通過安裝測風激光雷達實時監(jiān)測風向并及時調整葉片的方向，可以有效的保障風力發(fā)電機的安全使用和提高發(fā)電效率。
相干多普勒測風激光雷達作為一種新型的移動測風雷達，具有測量精度高、時空分辨率高、探測范圍廣、響應速度快等優(yōu)點，成為測風雷達的主流方案。多普勒測風激光雷達是利用光的多普勒效應，通過測量激光光束在大氣環(huán)境中傳輸其回波信號的多普勒頻移來進行演示風速的分布。
多普勒測風激光雷達的探測方式分兩種，分別是相干探測與非相干探測方式。相干探測測量的是返回光信號與發(fā)射激光信號之間的差頻信號，非相干探測測量的是返回信號與發(fā)射激光信號的能量變化。相干探測不易受環(huán)境的影響，并且具有較高的靈敏度和器件容易集成等優(yōu)點，被廣泛應用于商業(yè)化的測風激光雷達系統(tǒng)中。
1.5μm保偏光纖激光具有人眼安全及探測距離遠等優(yōu)勢，成為相干測風雷達光源最成熟的方案。種子激光器輸出的激光經(jīng)過保偏分束器將激光分為兩束。
一束經(jīng)過AOM(聲光調制器)調制后，經(jīng)過摻鉺光纖放大器(EDFA)進行預放大，然后通過鉺鐿共摻光纖放大器(EYDFA)進行放大，提高脈沖激光的能量，再經(jīng)過激光環(huán)形器，通過望遠鏡聚焦到目標位置。聚焦的激光束與大氣中的氣溶膠粒子發(fā)生散射作用(激光波長與氣溶膠粒子尺寸相差不大)，其中后向散射的部分能量，經(jīng)過望遠鏡耦合到環(huán)形器。
保偏分束器分出的另一束激光作為本振光與環(huán)形器接收的激光，經(jīng)過單模保偏耦合器進入平衡探測器進行混頻，混頻之后的信號經(jīng)過低通濾波、放大之后被模數(shù)采集卡采集、存儲，最終由計算機完成處理工作。整個系統(tǒng)中使用的光纖和光纖無源器件均為保偏光器件，因為保偏器件能夠最大程度上減小由于回波激光偏振態(tài)與本振光不匹配導致的噪聲，提高信號光和本振光的相干效率，并最終提高系統(tǒng)信噪比，從而實現(xiàn)精確測量。
鉺鐿共摻光纖的現(xiàn)狀
鉺纖及鉺鐿共摻光纖是1550nm激光雷達光源的核心增益材料，由于制造難度極大，其生產(chǎn)核心技術及其工藝一直都被國外光纖企業(yè)壟斷。
長期以來，國內的相關激光雷達企業(yè)都是通過高價購買國外的鉺鐿光纖來進行相關激光雷達的研發(fā)與生產(chǎn)，嚴重制約了我國激光雷達產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
特別是在目前的國際形勢下，國外不斷加強對國內的技術封鎖，測風激光雷達光源的核心增益材料(25/300保偏鉺鐿共摻光纖)已經(jīng)被限制進口，購買難度越來越大，未來可能面臨無法購買的局面。這就使我國的激光雷達行業(yè)的發(fā)展受限于國外，整個產(chǎn)業(yè)鏈都處于非常被動的局面。
長進激光通過二十多年的技術積累和創(chuàng)新研發(fā)，成功研制出鉺鐿共摻光纖、保偏摻鉺光纖以及保偏鉺鐿共摻光纖，其中鉺鐿共摻光纖(10/125)年出貨量達百公里，光纖的性能及一致性均達到進口光纖水準，客戶滿意度高。特別是作為國外戰(zhàn)略限制出口的25/300系列大纖芯鉺鐿保偏光纖也已經(jīng)研制成功，在光纖規(guī)格和性能方面均達到國外知名光纖水準，客戶評價極高。
長進激光自主研發(fā)的6/125摻鉺光纖以及10/125雙包層鉺鐿共摻光纖已成功應用于1550nm脈沖光纖激光器中。
隨著激光雷達技術的發(fā)展，鉺鐿共摻光纖的用途會越來越廣泛，長進激光也必定會順應市場需求，對鉺鐿共摻光纖進行持續(xù)投入，為國內激光雷達等行業(yè)的發(fā)展提供有利的技術支撐。
(原標題：助力激光雷達發(fā)展-長進激光推出保偏鉺鐿共摻光纖)
浙公網(wǎng)安備 33010602000006號
智能制造網(wǎng)APP
智能制造網(wǎng)小程序
微信公眾號
