Dans le contexte de la modernisation des systèmes d'information géographique (SIG) pour la topographie et la cartographie, axée sur l'efficacité et la précision, les lasers à fibre de 1,5 μm deviennent le principal moteur de croissance du marché dans deux domaines clés : la topographie par drone et la topographie manuelle. Cette évolution s'explique par leur grande adaptabilité aux exigences du terrain. Avec le développement fulgurant d'applications telles que la topographie à basse altitude et la cartographie d'urgence par drone, ainsi que l'amélioration constante des appareils de numérisation portables en termes de précision et de portabilité, le marché mondial des lasers à fibre de 1,5 μm pour la topographie a dépassé 1,2 milliard de yuans en 2024. La demande pour les drones et les appareils portables représente plus de 60 % de ce marché, avec un taux de croissance annuel moyen de 8,2 %. Cette forte croissance s'explique par l'adéquation parfaite entre les performances exceptionnelles de la bande 1,5 μm et les exigences strictes de précision, de sécurité et d'adaptabilité environnementale des applications topographiques.
1. Présentation du produit
La série de lasers à fibre de 1,5 µm de Lumispot utilise la technologie d'amplification MOPA, offrant une puissance de crête et un rendement de conversion électro-optique élevés, un faible rapport signal/bruit dû aux effets ASE et non linéaires, ainsi qu'une large plage de températures de fonctionnement. Ces caractéristiques la rendent idéale comme source d'émission laser pour les systèmes LiDAR. Dans les systèmes de levés tels que le LiDAR, le laser à fibre de 1,5 µm est utilisé comme source lumineuse principale, et ses performances déterminent directement la précision et la portée de la détection. Ces deux aspects sont directement liés à l'efficacité et à la fiabilité des drones lors de levés topographiques, de reconnaissance de cibles, de surveillance des lignes électriques, etc. Du point de vue des lois de la transmission physique et du traitement du signal, la puissance de crête, la largeur d'impulsion et la stabilité de la longueur d'onde sont trois paramètres clés qui influencent la précision et la portée de la détection. Leur mécanisme d'action peut être décomposé en une chaîne complète : transmission du signal, transmission atmosphérique, réflexion sur la cible et réception du signal.
2. Domaines d'application
Dans le domaine de la cartographie et de la surveillance aérienne par drones, la demande en lasers à fibre de 1,5 μm a explosé grâce à leur capacité à résoudre avec précision les problèmes rencontrés lors des opérations aériennes. Les plateformes de drones sont soumises à des contraintes strictes de volume, de poids et de consommation énergétique de la charge utile. Or, la conception compacte et la légèreté des lasers à fibre de 1,5 μm permettent de réduire le poids d'un système radar laser à un tiers de celui des équipements traditionnels, ce qui les rend parfaitement adaptés à différents types de drones, tels que les multirotors et les aéronefs à voilure fixe. De plus, cette bande de fréquence se situe dans la « fenêtre d'or » de la transmission atmosphérique. Comparée au laser de 905 nm couramment utilisé, son atténuation est réduite de plus de 40 % dans des conditions météorologiques complexes, comme la brume et la poussière. Avec une puissance de crête pouvant atteindre 10 kW, ce laser permet une détection à plus de 250 mètres de cibles présentant une réflectivité de 10 %, résolvant ainsi les problèmes de visibilité réduite et de mesure de distance rencontrés par les drones lors de relevés en zones montagneuses, désertiques et autres régions. Parallèlement, son excellente sécurité pour les yeux – avec une puissance de crête plus de 10 fois supérieure à celle d'un laser 905 nm – permet aux drones d'opérer à basse altitude sans dispositifs de protection supplémentaires, améliorant considérablement la sécurité et la flexibilité des interventions humaines dans des domaines tels que la topographie urbaine et la cartographie agricole.
Dans le domaine de la topographie et de la cartographie portables, la demande croissante de lasers à fibre de 1,5 μm est étroitement liée aux exigences fondamentales de portabilité et de haute précision. Les équipements de topographie portables modernes doivent allier adaptabilité aux environnements complexes et facilité d'utilisation. Le faible bruit de sortie et la haute qualité du faisceau des lasers à fibre de 1,5 μm permettent aux scanners portables d'atteindre une précision de mesure micrométrique, répondant ainsi aux exigences de haute précision telles que la numérisation de vestiges culturels et la détection de composants industriels. Comparée aux lasers traditionnels de 1,064 μm, leur résistance aux interférences est nettement améliorée en extérieur, même en forte luminosité. Associée à la possibilité de mesurer sans contact, cette technologie permet d'obtenir rapidement des nuages de points tridimensionnels dans des contextes tels que la restauration de bâtiments anciens et les interventions d'urgence, sans prétraitement de la cible. Ce qui est encore plus remarquable, c'est que sa conception compacte permet de l'intégrer dans des appareils portables pesant moins de 500 grammes, avec une large plage de températures allant de -30 ℃ à +60 ℃, s'adaptant parfaitement aux besoins d'opérations multi-scénarios telles que les enquêtes sur le terrain et les inspections d'atelier.
Du point de vue de son rôle central, le laser à fibre de 1,5 μm est devenu un outil essentiel pour la transformation des techniques de levé topographique. En levés aériens par drone, il constitue le cœur du radar laser, atteignant une précision de télémétrie centimétrique grâce à des impulsions nanosecondes. Il fournit des nuages de points haute densité pour la modélisation 3D du terrain et la détection d'obstacles sur les lignes électriques, et triple l'efficacité des levés par drone par rapport aux méthodes traditionnelles. Dans le cadre du cadastre national, sa longue portée permet de couvrir efficacement 10 km² par vol, avec une marge d'erreur inférieure à 5 cm. En topographie portable, il permet une utilisation simplifiée : pour la protection du patrimoine, il capture avec précision les détails de texture des vestiges et fournit des modèles 3D millimétriques pour l'archivage numérique. En rétro-ingénierie, il permet d'obtenir rapidement les données géométriques de composants complexes, accélérant ainsi les itérations de conception. En matière de levés et de cartographie d'urgence, grâce aux capacités de traitement des données en temps réel, un modèle tridimensionnel de la zone sinistrée peut être généré dans l'heure qui suit un séisme, une inondation ou toute autre catastrophe, apportant ainsi une aide cruciale à la prise de décision pour les opérations de secours. Des levés aériens à grande échelle à la numérisation terrestre de précision, le laser à fibre de 1,5 μm propulse le secteur de la topographie dans une nouvelle ère alliant haute précision et haute efficacité.
3. Principaux avantages
L'essence de la portée de détection réside dans la distance maximale à laquelle les photons émis par le laser peuvent surmonter l'atténuation atmosphérique et les pertes par réflexion sur la cible, et être encore captés par le récepteur sous forme de signaux exploitables. Les indicateurs suivants, relatifs au laser à fibre de 1,5 μm à source lumineuse intense, influencent directement ce processus :
① Puissance de crête (kW) : 3 kW à 3 ns et 100 kHz (standard) ; 8 kW à 3 ns et 100 kHz (version améliorée). Cette puissance constitue le principal facteur déterminant la portée de détection, représentant l’énergie instantanée libérée par le laser lors d’une impulsion unique. Elle est essentielle à la puissance des signaux longue distance. Lors de la détection par drone, les photons doivent parcourir des centaines, voire des milliers de mètres à travers l’atmosphère, ce qui peut entraîner une atténuation due à la diffusion Rayleigh et à l’absorption par les aérosols (même si la bande à 1,5 µm appartient à la « fenêtre atmosphérique », une atténuation intrinsèque subsiste). Par ailleurs, la réflectivité de la surface cible (variations de végétation, métaux, roches, etc.) peut également induire une perte de signal. Lorsque la puissance de crête est augmentée, même après atténuation sur de longues distances et pertes par réflexion, le nombre de photons atteignant le récepteur peut encore satisfaire au « seuil de rapport signal/bruit », étendant ainsi la portée de détection. Par exemple, en augmentant la puissance de crête d'un laser à fibre de 1,5 μm de 1 kW à 5 kW, dans les mêmes conditions atmosphériques, la portée de détection de cibles à réflectivité de 10 % peut être étendue de 200 mètres à 350 mètres, résolvant directement le problème de « l'impossibilité de mesurer à longue distance » dans les scénarios de levés à grande échelle tels que les zones montagneuses et désertiques pour les drones.
② Largeur d'impulsion (ns) : réglable de 1 à 10 ns. Le produit standard présente une dérive thermique de la largeur d'impulsion ≤ 0,5 ns sur toute la plage de température (-40 °C à 85 °C) ; cette dérive peut atteindre ≤ 0,2 ns. Cet indicateur représente la durée des impulsions laser et donc l'échelle de temps de la précision de la mesure de distance. Le principe de calcul de la distance pour la détection de drones est : « distance = (vitesse de la lumière × temps de parcours aller-retour de l'impulsion)/2 ». La largeur d'impulsion détermine donc directement la précision de la mesure du temps. En réduisant la largeur d'impulsion, on augmente la précision temporelle de l'impulsion et on réduit considérablement l'erreur de synchronisation entre l'instant d'émission de l'impulsion et l'instant de réception de l'impulsion réfléchie.
③ Stabilité de la longueur d'onde : à 1 pm/°C près, la largeur de raie de 0,128 nm à température ambiante constitue le point de référence de précision en présence de perturbations environnementales et de variations de la longueur d'onde de sortie du laser en fonction de la température et de la tension. Les systèmes de détection fonctionnant dans la bande de 1,5 μm utilisent généralement la réception à diversité de longueur d'onde ou l'interférométrie pour améliorer la précision. Or, les fluctuations de longueur d'onde peuvent entraîner directement des écarts par rapport aux valeurs de référence. Par exemple, lorsqu'un drone évolue en haute altitude, la température ambiante peut passer de -10 °C à 30 °C. Si le coefficient de température de la longueur d'onde du laser à fibre de 1,5 μm est de 5 pm/°C, la longueur d'onde fluctuera de 200 pm, ce qui augmentera l'erreur de mesure de distance de 0,3 millimètre (calculée à partir de la formule de corrélation entre la longueur d'onde et la vitesse de la lumière). En particulier, lors de la surveillance des lignes électriques par drone, il est essentiel de mesurer avec précision des paramètres tels que la flèche des câbles et l'espacement entre les lignes. Une longueur d'onde instable peut entraîner des écarts de données et affecter l'évaluation de la sécurité de la ligne ; le laser de 1,5 µm utilisant la technologie de verrouillage de longueur d'onde peut contrôler la stabilité de la longueur d'onde à 1 pm/℃ près, garantissant une précision de détection au centimètre près même en cas de variations de température.
④ Synergie des indicateurs : L’équilibre entre précision et portée est essentiel dans les scénarios de détection de drones. Les indicateurs n’agissent pas indépendamment, mais interagissent de manière synergique ou restrictive. Par exemple, augmenter la puissance de crête permet d’étendre la portée de détection, mais il est nécessaire de contrôler la largeur d’impulsion pour éviter une diminution de la précision (un équilibre « puissance élevée + impulsion étroite » doit être atteint grâce à la compression d’impulsions). Optimiser la qualité du faisceau permet d’améliorer simultanément la portée et la précision (la concentration du faisceau réduit le gaspillage d’énergie et les interférences de mesure dues au chevauchement des points lumineux à longue distance). L’avantage d’un laser à fibre de 1,5 µm réside dans sa capacité à optimiser de manière synergique une puissance de crête élevée (1 à 10 kW), une largeur d’impulsion étroite (1 à 10 ns), une haute qualité de faisceau (M² < 1,5) et une grande stabilité de longueur d’onde (< 1 pm/°C) grâce aux faibles pertes de la fibre optique et à la modulation d’impulsions. Cela permet une double avancée majeure : la détection à longue distance (300-500 mètres) et la haute précision (au centimètre près) dans les véhicules aériens sans pilote, ce qui constitue également son principal atout concurrentiel pour remplacer les lasers traditionnels de 905 nm et 1064 nm dans les levés topographiques, les sauvetages d'urgence et d'autres scénarios impliquant des véhicules aériens sans pilote.
Personnalisable
✅ Exigences fixes en matière de largeur d'impulsion et de dérive thermique de la largeur d'impulsion
✅ Type de sortie et branche de sortie
✅ Rapport de division de la branche lumineuse de référence
✅ Stabilité de puissance moyenne
✅ Demande de localisation
Date de publication : 28 octobre 2025