المحرك الخفي وراء أنظمة LiDAR من الجيل التالي

إذا تساءلت يومًا كيف "ترى" السيارات ذاتية القيادة العالم، أو كيف ترسم الطائرات بدون طيار تضاريس بدقة متناهية، غالبًا ما تعود الإجابة إلى تقنية ليدار. ليدار، اختصار لـ Light Detection and Ranging (الكشف عن الضوء والمدى)، هي التقنية التي ترسم صورًا ثلاثية الأبعاد للبيئة باستخدام نبضات الليزر - فكر فيها على أنها رادار فائق الشحن، ولكن بالضوء بدلاً من موجات الراديو. ولكن على الرغم من كل قوتها، فإن ليدار لديها نقطة ضعف سرية: فهي تعتمد على استقرار استقطاب الضوء للتمييز بين الأشياء وقياس المسافات وتصفية الضوضاء. هذا هو المكان الذي يأتي فيه الألياف المحافظة على الاستقطاب (PM). هذا المكون المتواضع هو البطل المجهول الذي يضمن أنظمة ليدار توفر الدقة اللازمة لكل شيء بدءًا من الملاحة الذاتية وحتى الفحص الصناعي.

لماذا يهم الاستقطاب في ليدار

لفهم سبب أهمية ألياف PM لـ LiDAR، لنبدأ بكيفية عمل LiDAR. يقوم النظام النموذجي بإطلاق ملايين نبضات الليزر في الثانية على البيئة المحيطة. عندما تضرب هذه النبضات جسمًا ما - شجرة أو مشاة أو جدار - فإنها ترتد، ويقيس المستشعر الوقت الذي يستغرقه الارتداد للعودة. باستخدام هذا "وقت الرحلة"، يحسب النظام المسافة، ويبني خريطة ثلاثية الأبعاد مفصلة.

ولكن إليك المشكلة: ليست كل الانعكاسات متساوية. تحمل  حالة الاستقطاب  للضوء المنعكس (كيف تهتز الموجات الضوئية) معلومات قيمة. على سبيل المثال:يعكس السطح الأملس مثل غطاء السيارة الضوء باستقطاب مشابه للنبضة الأصلية (انعكاس المرآة).ينثر السطح الخشن مثل جدار من الطوب الضوء، مما يغير استقطابه (انعكاس منتشر).

غالبًا ما يعكس الماء أو الزجاج أو الطرق المبللة الضوء باستقطاب معكوس، مما يخلق وهجًا يمكن أن يربك المستشعرات.

من خلال تحليل تغييرات الاستقطاب هذه، يمكن لأنظمة ليدار التمييز بين الأشياء وتصفية الانعكاسات غير المرغوب فيها (مثل وهج الشمس) وحتى تحديد خصائص المواد. لكن هذا لا ينجح إلا إذا كان استقطاب نبضة الليزر الأصلية مستقرًا من البداية إلى النهاية. إذا انحرف الاستقطاب أثناء الإرسال عبر الألياف، فلا يمكن للنظام الوثوق بالبيانات المنعكسة - مما يؤدي إلى تحديد خاطئ للأشياء أو مسافات غير صحيحة أو حتى فشل النظام.

الألياف البصرية القياسية سيئة في الحفاظ على الاستقطاب. حتى الانحناءات الصغيرة أو تقلبات درجة الحرارة أو الاهتزازات يمكن أن تلتوي اتجاه الضوء، وتحول إشارة الاستقطاب النظيفة إلى فوضى عارمة. في ليدار، سيكون هذا كارثيًا: قد تخطئ السيارة ذاتية القيادة في اعتبار البركة طريقًا صلبًا، أو قد تسيء الطائرة بدون طيار حساب ارتفاع خط الطاقة. تحل ألياف PM هذه المشكلة عن طريق قفل استقطاب الليزر في مكانه، مما يضمن حصول النظام على بيانات موثوقة.

كيف تعمل ألياف PM على استقرار إشارات ليدار

ألياف PM ليست سحرية - إنها مصممة بدقة لمواجهة انحراف الاستقطاب. في جوهرها توجد خاصية تسمى  الانكسار المزدوج ، مما يعني أن الألياف تعامل الضوء بشكل مختلف اعتمادًا على اتجاه استقطابه. إليك الطريقة التي تعمل بها:

داخل الألياف، توجد "قناتان" (أو أوضاع) للضوء. قناة واحدة، تسمى  المحور البطيء ، لها معامل انكسار أعلى قليلاً من الأخرى،  المحور السريع . عندما يتم حقن نبضة ليزر في الألياف على طول المحور البطيء، فإن هيكل الألياف - غالبًا ما يتم تعزيزه بقضبان أو أخاديد تسبب الإجهاد - يمنع الضوء من التحول إلى المحور السريع. يضمن هذا "المسار المفضل" بقاء الاستقطاب متسقًا، حتى عندما تنحني الألياف أو يتم تسخينها أو اهتزازها.

في أنظمة ليدار، يتم محاذاة مصدر الليزر بعناية لإطلاق الضوء في المحور البطيء لألياف PM. عندما تنتقل النبضة عبر الألياف إلى جهاز الإرسال (الجزء الذي يطلق الليزر في البيئة)، يظل استقطابها مستقرًا. عندما تعود النبضة المنعكسة، فإنها تنتقل مرة أخرى عبر نفس الألياف (أو ألياف PM مخصصة للاستقبال)، ويمكن للنظام مقارنة حالات الاستقطاب الأصلية والمنعكسة بدقة. هذه المقارنة هي التي تسمح لـ LiDAR بـ "تفسير" البيئة.المفتاح في هذا الأداء هو  نسبة الانقراض  للألياف، وهي مقياس لمدى جودتها في قمع الضوء في المحور غير المرغوب فيه. بالنسبة لـ LiDAR، هناك حاجة إلى نسبة انقراض تبلغ 25 ديسيبل أو أعلى (بمعنى أن أقل من 0.3٪ من الضوء يضل عن المحور البطيء). تتجاوز ألياف PM الخاصة بنا هذا، بنسب تصل إلى 35 ديسيبل، مما يضمن بقاء إشارة الاستقطاب نظيفة حتى على أطوال الألياف الطويلة.المتطلبات الفريدة لـ LiDAR على ألياف PM

تضع أنظمة ليدار ألياف PM تحت ضغط أكثر من أي تطبيق آخر تقريبًا. إليك السبب:التعامل مع الطاقة العالية: تعمل ليزرات LiDAR بقدرات أعلى بكثير من ألياف الاتصال (غالبًا 10–100 واط) لضمان انتقال النبضات لمسافات طويلة (تصل إلى عدة كيلومترات). يمكن أن تتلف هذه الطاقة ألياف PM القياسية، مما يتسبب في "التعتيم الضوئي" (فقدان الشفافية) أو حتى الذوبان. تستخدم أليافنا قلبًا من السيليكا عالي النقاء وكسوة منخفضة الامتصاص للتعامل مع مستويات الطاقة هذه دون تدهور.نطاق درجة الحرارة الواسع: تعمل أنظمة ليدار في ظروف قاسية - من -40 درجة مئوية في شاحنات التوصيل في القطب الشمالي إلى +85 درجة مئوية في الطائرات بدون طيار التي تتخذ من الصحراء مقراً لها. يمكن أن تؤدي التغيرات في درجة الحرارة إلى تمدد الألياف أو انكماشها، مما يؤدي إلى تغيير انكسارها المزدوج وتعطيل الاستقطاب. ألياف PM الخاصة بنا مغلفة بغلاف مزدوج الطبقات (بولي إيميد لمقاومة الحرارة، وأكريليك للمرونة) يعمل على استقرار الهيكل عبر هذا النطاق، والحفاظ على انحراف الاستقطاب أقل من 0.1 درجة لكل متر من الألياف.

الحد الأدنى من تأخير الإشارة

: في ليدار وقت الرحلة، حتى التأخير الصغير في الألياف يمكن أن يعطل قياسات المسافة. تتميز ألياف PM الخاصة بنا بـ  تبدد سرعة المجموعة  منخفض للغاية (مقياس لكيفية سفر الأطوال الموجية المختلفة بسرعات مختلفة)، مما يضمن وصول جميع أجزاء نبضة الليزر في نفس الوقت. هذه الدقة ضرورية لتطبيقات مثل روبوتات المستودعات، والتي تحتاج إلى قياس المسافات بدقة تصل إلى 1 مم.تصميم مضغوط: تحتوي أنظمة ليدار في السيارات أو الطائرات بدون طيار على مساحة محدودة، لذا يجب أن تنحني الألياف بإحكام (غالبًا إلى نصف قطر 5 مم أو أقل). تفقد ألياف PM القياسية استقرار الاستقطاب عند الانحناء، لكن أليافنا مصممة بهيكل إجهاد "ربطة عنق" (تصميم PM شائع مع قضيبين إجهاد متماثلين) يحافظ على الأداء حتى في المنعطفات الضيقة. يسمح هذا للمصنعين بتصميم وحدات ليدار أصغر وأكثر كفاءة.

ألياف PM الخاصة بنا: مصممة لتميز ليدار

لقد أمضينا سنوات في تحسين ألياف PM الخاصة بنا خصيصًا لتطبيقات ليدار، والعمل عن كثب مع الشركات المصنعة الرائدة لحل أكبر تحدياتها. إليك كيف تبرز أليافنا:

أحجام النواة القابلة للتخصيص: تستخدم أنظمة ليدار أطوال موجات ليزر مختلفة (905 نانومتر للمدى القصير، 1550 نانومتر للمدى الطويل) وعرض النبضة. تأتي ألياف PM الخاصة بنا بأقطار أساسية من 5 ميكرومتر إلى 50 ميكرومتر، مما يضمن الاقتران الأمثل مع أي مصدر ليزر. على سبيل المثال، تعتبر أليافنا الأساسية 10 ميكرومتر مثالية لـ 1550 نانومتر ليدار، مما يقلل من فقدان الإشارة ويزيد من نقل الطاقة.

فقدان الإدخال المنخفض: يقدم كل اتصال في نظام ليدار (حيث تلتقي الألياف بالليزر أو جهاز الاستقبال) بعض فقدان الإشارة. يتم تلميع أليافنا بدقة دون ميكرون، مما يقلل من فقدان الإدخال إلى أقل من 0.2 ديسيبل لكل اتصال. هذا يعني وصول المزيد من طاقة الليزر إلى الهدف، مما يؤدي إلى إطالة نطاق النظام.

اتساق الدُفعات: يحتاج مصنعو ليدار إلى آلاف الألياف التي تعمل بشكل متطابق. تضمن عملية الإنتاج الآلية لدينا أن كل بكرة لها نفس نسبة الانقراض وحجم النواة والانكسار المزدوج - مع اختلافات تقل عن 2٪. هذا يقلل من وقت الاختبار ويضمن بقاء أداء النظام متسقًا عبر عمليات الإنتاج.المتانة للاستخدام المحمول: تتعرض ليدار في السيارات أو الطائرات بدون طيار للاهتزاز المستمر. تخضع أليافنا لاختبار "الاهتزاز" الصارم، حيث تنجو من 100000 دورة اهتزاز (10–2000 هرتز) دون انحراف الاستقطاب. تعني هذه الموثوقية عددًا أقل من الأعطال الميدانية وتكاليف صيانة أقل.

التأثير في العالم الحقيقي: ليدار يمكنك الوثوق بهدعنا نلقي نظرة على كيفية إحداث ألياف PM الخاصة بنا فرقًا في التطبيقات الحقيقية:

المركبات ذاتية القيادة

: يجب أن تميز ليدار السيارة ذاتية القيادة بين الطفل وعلامة الطريق، حتى في المطر. تحافظ ألياف PM الخاصة بنا على استقطاب الليزر، مما يسمح للنظام بتصفية الوهج الناتج عن المطر والتركيز على الإشارات المنعكسة من الأجسام الصلبة. هذا يقلل من الإيجابيات الكاذبة ويحافظ على سلامة الركاب.

الروبوتات الصناعية: يحتاج روبوت المستودع الذي يستخدم ليدار للتنقل في الممرات الضيقة إلى قياس المسافات بدقة تصل إلى 5 مم. تضمن ألياف PM منخفضة التشتت لدينا أن قياسات وقت الرحلة دقيقة، مما يمنع الاصطدامات بالأرفف أو الروبوتات الأخرى.

رسم الخرائط الجوية: تحتاج الطائرة بدون طيار التي ترسم موقع بناء إلى إنشاء نماذج ثلاثية الأبعاد بدقة سنتيمتر. تعمل ألياف PM الخاصة بنا على استقرار استقطاب الليزر، مما يسمح للنظام بالتمييز بين التربة والخرسانة والنباتات بناءً على أنماط الانعكاس - مما يؤدي إلى خرائط أكثر دقة.

البنية التحتية الذكية: يمكن لـ LiDAR المثبت على إشارات المرور مراقبة الازدحام عن طريق تتبع سرعات المركبات. تتعامل أليافنا مع درجات الحرارة المرتفعة للمرفقات على جانب الطريق، مما يضمن عمل النظام بشكل موثوق حتى في أيام الصيف الحارة.

في كل حالة، ليست ألياف PM مجرد "جزء" - إنها السبب في أنه يمكن الوثوق بنظام ليدار لاتخاذ قرارات مهمة.لماذا تختار ألياف PM الخاصة بنا لـ LiDAR الخاص بك؟

تتقدم تقنية ليدار بسرعة، مع متطلبات لمسافة أطول ودقة أعلى وتكلفة أقل. تم تصميم ألياف PM الخاصة بنا لمواكبة هذه الاتجاهات، مع الميزات التي تعالج هذه الاتجاهات:

دعم ليزرات الجيل التالي

: نظرًا لأن ليدار تنتقل إلى ليزرات ذات طاقة أعلى ونبضات أقصر (لتحسين الدقة)، فقد تم بالفعل اختبار أليافنا للتعامل مع هذه المصادر الجديدة - لذلك لن تحتاج إلى إعادة تصميم نظامك في غضون عام.قابلية التوسع الفعالة من حيث التكلفة

: نحن نقدم أسعارًا مجمعة للطلبات الكبيرة، مع بكرات تصل إلى 10 كيلومترات. هذا يجعل أليافنا ميسورة التكلفة لأنظمة ليدار المنتجة بكميات كبيرة (مثل تلك الموجودة في سيارات المستهلكين).الدعم الفني

: يضم فريقنا خبراء في ليدار يمكنهم مساعدتك في تحسين توجيه الألياف وتصميم الاتصال ومحاذاة الاستقطاب. نحن لا نبيع الألياف فحسب - بل نساعدك في بناء ليدار أفضل.في سوق حيث يمكن أن يؤدي التحسن بنسبة 1٪ في الأداء إلى الفوز بالعقود، تمنحك ألياف PM الخاصة بنا الميزة. إنها تضمن أن أنظمة ليدار الخاصة بك أكثر موثوقية ودقة وقدرة على التكيف مع ظروف العالم الحقيقي.

هل أنت مستعد لرفع مستوى ليدار الخاص بك؟لم تعد ليدار تقنية متخصصة - إنها العمود الفقري للأنظمة المستقلة والمدن الذكية والأتمتة الصناعية. وفي قلب ليدار توجد ألياف PM. لا يتعلق اختيار الألياف المناسبة بالمواصفات فحسب؛ يتعلق الأمر بضمان قدرة نظامك على الوفاء بوعده بالدقة والموثوقية.

تم تصميم الألياف المحافظة على الاستقطاب الخاصة بنا للتحديات الفريدة لـ LiDAR، من ليزرات الطاقة العالية إلى الانحناءات الضيقة في الأجهزة المحمولة. يثق بها المصنعون الرائدون لأنها تعمل - باستمرار وموثوقية وتحت الضغط.

اتصل بنا اليوم لمناقشة احتياجات نظام ليدار الخاص بك. دعنا نبني حلاً للألياف يساعد تقنيتك على رؤية العالم بوضوح أكبر.