測量・地図作成地理情報産業の効率化・高精度化の波の中で、1.5μmファイバーレーザーは現場ニーズへの適応性の高さから、無人航空機測量とハンドヘルド測量の2大分野で市場成長の中核を担う原動力となりつつある。ドローンによる低高度測量や緊急地図作成などの用途が爆発的に増加し、ハンドヘルドスキャンデバイスも高精度・携帯性を追求して進化を続ける中で、測量用1.5μmファイバーレーザーの世界市場規模は2024年までに12億人民元を超え、そのうち無人航空機とハンドヘルドデバイスの需要が全体の60％以上を占め、年平均成長率8.2％を維持している。この需要急増の背景には、1.5μm帯の独自の性能と、測量現場における精度、安全性、環境適応性といった厳しい要件との完璧な共鳴がある。
1、製品概要
Lumispotの「1.5μmファイバーレーザーシリーズ」は、高いピークパワーと電気光変換効率、低いASEおよび非線形効果ノイズ比、そして広い動作温度範囲を特徴とするMOPA増幅技術を採用しており、LiDARレーザー発光源として最適です。LiDARやLIDARなどの測量システムでは、1.5μmファイバーレーザーがコア発光源として用いられており、その性能指標は検出の「精度」と「範囲」を直接決定づけます。この2つの性能指標は、地形測量、目標認識、送電線パトロールなどの用途における無人航空機の効率と信頼性に直接関係しています。物理伝送法則と信号処理ロジックの観点から見ると、ピークパワー、パルス幅、波長安定性という3つのコア指標は、検出精度と範囲に影響を与える重要な変数です。これらの作用メカニズムは、「信号伝送→大気伝送→目標反射→信号受信」という全チェーンを通して分解することができます。
2、応用分野
無人航空測量・地図作成分野では、1.5μmファイバーレーザーの需要が爆発的に増加しています。これは、無人航空機プラットフォームにおけるペイロードの容積、重量、消費電力に厳しい制限があるからです。一方、1.5μmファイバーレーザーはコンパクトな構造設計と軽量設計により、レーザーレーダーシステムの重量を従来の3分の1にまで軽量化でき、マルチローターや固定翼機など、様々なタイプの無人航空機モデルに完璧に適応します。さらに重要なのは、この波長帯が大気透過の「ゴールデンウィンドウ」に位置していることです。一般的に使用されている905nmレーザーと比較して、ヘイズやダストなどの複雑な気象条件下でも透過減衰が40%以上低減されます。最大kWのピーク出力により、反射率10%のターゲットに対して250メートル以上の探知距離を実現し、山岳地帯や砂漠などの地域での無人航空機による調査において、「視界不良や距離測定の不明確さ」という課題を解決します。同時に、人間の目に対する優れた安全性を備え、905nmレーザーの10倍以上のピーク出力を実現することで、追加の安全シールド装置を必要とせずにドローンが低高度で飛行することを可能にし、都市測量や農業マッピングなどの有人地帯における安全性と柔軟性を大幅に向上させます。
ハンドヘルド測量・マッピング分野において、1.5μmファイバーレーザーの需要増加は、機器の携帯性と高精度という中核的な要求と密接に関連しています。現代のハンドヘルド測量機器は、複雑な現場への適応性と操作性のバランスを取る必要があります。1.5μmファイバーレーザーは、低ノイズ出力と高ビーム品質を特長としており、ハンドヘルドスキャナーはマイクロメートルレベルの測定精度を実現し、文化遺産のデジタル化や産業部品の検出といった高精度な要求を満たします。従来の1.064μmレーザーと比較して、屋外の強光環境における耐干渉性が大幅に向上しています。さらに、非接触測定特性と相まって、古代建築の修復や緊急救助現場などの現場で、対象物の前処理を必要とせずに、3次元点群データを迅速に取得できます。さらに注目すべきは、コンパクトなパッケージ設計により、重量 500 グラム未満のハンドヘルド デバイスに統合でき、-30 ℃ ～ +60 ℃ の広い温度範囲で、現場調査や工場検査などのさまざまなシナリオの操作のニーズに完全に適応できることです。
1.5μmファイバーレーザーは、その中核的役割の観点から、測量能力を変革する重要なデバイスとなっています。無人航空機（UAV）測量においては、レーザーレーダーの「心臓部」として機能し、ナノ秒パルス出力によりセンチメートルレベルの測距精度を実現し、地形の3Dモデリングや送電線異物検知のための高密度点群データを提供することで、UAV測量の効率を従来の3倍以上に向上させます。国土測量の分野では、その長距離検知能力により、1回の飛行で10平方キロメートルの効率的な測量を実現し、データ誤差は5センチメートル以内に抑えられます。ハンドヘルド測量の分野では、デバイスに「スキャンして取得」という操作体験を提供します。文化遺産保護においては、文化遺産の表面テクスチャの詳細を正確に捉え、デジタルアーカイブ用のミリメートルレベルの3Dモデルを提供します。リバースエンジニアリングにおいては、複雑な部品の幾何学的データを迅速に取得し、製品設計の反復作業を加速します。緊急測量・地図作成においては、リアルタイムデータ処理機能により、地震、洪水などの災害発生後1時間以内に被災地の3次元モデルを生成し、救援活動の意思決定に重要な支援を提供します。1.5μmファイバーレーザーは、大規模な航空測量から精密な地上スキャンまで、測量業界を「高精度＋高効率」の新たな時代へと導きます。
3、コアとなる利点
検出範囲の本質は、レーザーから放射された光子が大気による減衰と目標物による反射損失を克服し、受信端で有効な信号として捕捉できる最長距離です。高輝度光源レーザー（1.5μmファイバーレーザー）の以下の指標は、このプロセスを直接左右します。
① ピークパワー（kW）：標準3kW@3ns &100kHz；アップグレード製品8kW@3ns &100kHzは、検知範囲の「核心駆動力」であり、レーザーが単一パルス内で放出する瞬間エネルギーを表し、長距離信号の強度を決定する重要な要素です。ドローン検知では、光子が大気中を数百メートル、あるいは数千メートル移動する必要があり、レイリー散乱やエアロゾル吸収による減衰が発生する可能性があります（1.5μm帯は「大気の窓」に属しますが、それでも固有の減衰があります）。同時に、対象物表面の反射率（植生、金属、岩石の違いなど）も信号損失につながる可能性があります。ピークパワーが増加すると、長距離減衰と反射損失の後でも、受信端に到達する光子の数は依然として「信号対雑音比閾値」を満たすことができるため、検出範囲が拡大します。たとえば、1.5μmファイバーレーザーのピークパワーを1kWから5kWに増加させることで、同じ大気条件下で、10%反射率のターゲットの検出範囲を200メートルから350メートルに拡大でき、山岳地帯や砂漠などの大規模調査シナリオにおけるドローンの「遠くまで測定できない」という問題点を直接解決します。
② パルス幅（ns）：1～10nsの範囲で調整可能です。標準品は、全温度範囲（-40～85℃）におけるパルス幅の温度ドリフトが0.5ns以下です。さらに、全温度範囲（-40～85℃）におけるパルス幅の温度ドリフトが0.2ns以下になる場合があります。この指標は距離精度の「時間スケール」であり、レーザーパルスの持続時間を表します。ドローン検知における距離計算原理は「距離＝（光速×パルス往復時間）/2」であるため、パルス幅は「時間測定精度」を直接決定します。パルス幅を狭くすると、パルスの「時間的鋭さ」が増し、「パルスの発信時刻」と受信側における「反射パルスの受信時刻」のタイミング誤差が大幅に減少します。
③ 波長安定性：1pm/℃以内。全温度における線幅0.128nmは、環境干渉下での「精度の基準」であり、温度や電圧の変化に伴うレーザー出力波長の変動範囲です。1.5μm波長帯の検出システムは通常、「波長ダイバーシティ受信」または「干渉計」技術を用いて精度を向上させており、波長変動は測定基準の変動に直接影響する可能性があります。例えば、ドローンが高高度で作業している場合、周囲温度は-10℃から30℃に上昇する可能性があります。1.5μmファイバーレーザーの波長温度係数が5pm/℃の場合、波長は200pm変動し、それに伴う距離測定誤差は0.3ミリメートル増加します（波長と光速の相関式から導出）。特に無人航空機による送電線パトロールでは、電線のたわみや線間距離などの精密なパラメータを測定する必要があります。波長の不安定さはデータの変動につながり、送電線の安全性評価に影響を与える可能性があります。波長ロック技術を採用した1.5μmレーザーは、1pm/℃以内の波長安定性を制御できるため、温度変化があってもセンチメートルレベルの検出精度を確保できます。
④ 指標の相乗効果：実際のドローン検知シーンにおいて、精度と検知範囲の「バランサー」として機能し、各指標は独立して機能するのではなく、協調的あるいは制約的な関係にある。例えば、ピークパワーを高めることで検知範囲を延ばすことができるが、精度の低下を避けるためにパルス幅を制御する必要がある（パルス圧縮技術によって「高出力＋狭パルス」のバランスを実現する必要がある）。また、ビーム品質を最適化することで、検知範囲と精度を同時に向上させることができる（ビーム集中により、長距離における光点の重なりによるエネルギーの無駄や計測干渉を低減できる）。1.5μmファイバーレーザーの優位性は、ファイバー媒体の低損失特性とパルス変調技術によって、「高ピークパワー（1～10kW）、狭パルス幅（1～10ns）、高ビーム品質（M²<1.5）、高波長安定性（<1pm/℃）」という相乗的な最適化を実現できることにある。これにより、無人航空機の検知において「長距離（300～500メートル）＋高精度（センチメートルレベル）」という二重のブレークスルーが達成され、これはまた、無人航空機の調査、緊急救助などのシナリオにおいて従来の905nmおよび1064nmレーザーを置き換える上での中核的な競争力にもなります。
カスタマイズ可能
✅ 固定パルス幅とパルス幅温度ドリフト要件
✅ 出力タイプと出力ブランチ
✅ 参照光分岐比
✅ 平均出力安定性
✅ ローカリゼーションの需要
投稿日時: 2025年10月28日