Скрытый двигатель последнего поколения лидарных систем

Если вы когда-нибудь задавались вопросом, как самоуправляемые автомобили "видят" мир или как дроны с высокой точностью картографируют местность, ответ часто сводится к LiDAR. LiDAR, сокращение от Light Detection and Ranging (обнаружение и определение дальности с помощью света), — это технология, которая создает 3D-изображения окружающей среды с помощью лазерных импульсов — представьте себе сверхмощный радар, но с использованием света вместо радиоволн. Но при всей своей мощи у LiDAR есть секретная слабость: он полагается на стабильность поляризации света для различения объектов, измерения расстояний и фильтрации шума. Именно здесь в игру вступает волокно с сохранением поляризации (PM). Этот скромный компонент — незамеченный герой, который обеспечивает точность, необходимую системам LiDAR для всего: от автономной навигации до промышленного контроля.

Почему поляризация важна в LiDAR

Чтобы понять, почему PM-волокно критически важно для LiDAR, давайте начнем с того, как работает LiDAR. Типичная система выпускает миллионы лазерных импульсов в секунду в окружающую среду. Когда эти импульсы попадают на объект — дерево, пешехода, стену — они отражаются обратно, и датчик измеряет время, которое требуется для возвращения отражения. Используя это "время полета", система вычисляет расстояние, создавая подробную 3D-карту.

Но вот в чем загвоздка: не все отражения одинаковы. Состояние поляризации отраженного света (то, как колеблются световые волны) несет ценную информацию. Например:Гладкая поверхность, такая как капот автомобиля, отражает свет с поляризацией, аналогичной исходному импульсу (зеркальное отражение).Шероховатая поверхность, такая как кирпичная стена, рассеивает свет, изменяя его поляризацию (диффузное отражение).

Вода, стекло или мокрые дороги часто отражают свет с обратной поляризацией, создавая блики, которые могут сбивать с толку датчики.

Анализируя эти изменения поляризации, системы LiDAR могут различать объекты, отфильтровывать нежелательные отражения (например, солнечные блики) и даже определять свойства материалов. Но это работает только в том случае, если поляризация исходного лазерного импульса стабильна от начала до конца. Если поляризация смещается во время передачи по волокну, система не может доверять отраженным данным, что приводит к неправильной идентификации объектов, неверным расстояниям или даже сбоям системы.

Стандартные оптические волокна ужасно сохраняют поляризацию. Даже небольшие изгибы, колебания температуры или вибрации могут исказить ориентацию света, превращая чистый сигнал поляризации в запутанный беспорядок. В LiDAR это было бы катастрофой: самоуправляемый автомобиль может принять лужу за твердую дорогу, или дрон может неправильно рассчитать высоту линии электропередач. PM-волокно решает эту проблему, фиксируя поляризацию лазера на месте, обеспечивая получение системой надежных данных.

Как PM-волокна стабилизируют сигналы LiDAR

PM-волокна — это не магия, они точно спроектированы для противодействия дрейфу поляризации. В их основе лежит свойство, называемое двулучепреломлением, что означает, что волокно по-разному обрабатывает свет в зависимости от направления его поляризации. Вот как это работает:

Внутри волокна существуют два "канала" (или моды) для света. Один канал, называемый медленной осью, имеет немного более высокий показатель преломления, чем другой, быстрая ось. Когда лазерный импульс вводится в волокно вдоль медленной оси, структура волокна — часто усиленная стержнями или канавками, вызывающими напряжение — предотвращает переключение света на быструю ось. Этот "предпочтительный путь" обеспечивает постоянство поляризации, даже когда волокно согнуто, нагрето или вибрирует.

В системах LiDAR лазерный источник тщательно выравнивается для запуска света в медленную ось PM-волокна. Когда импульс проходит через волокно к передатчику (части, которая излучает лазер в окружающую среду), его поляризация остается стабильной. Когда отраженный импульс возвращается, он проходит обратно через то же волокно (или выделенное PM-волокно для приема), и система может точно сравнить исходное и отраженное состояния поляризации. Это сравнение позволяет LiDAR "интерпретировать" окружающую среду.Ключом к этой производительности является коэффициент экстинкции волокна, мера того, насколько хорошо оно подавляет свет в нежелательной оси. Для LiDAR требуется коэффициент экстинкции 25 дБ или выше (что означает, что менее 0,3% света отклоняется от медленной оси). Наши PM-волокна превосходят это значение, с коэффициентами до 35 дБ, обеспечивая чистоту сигнала поляризации даже на больших длинах волокна.Уникальные требования LiDAR к PM-волокнам

Системы LiDAR подвергают PM-волокна большему стрессу, чем практически любое другое применение. Вот почему:Высокая мощность: Лазеры LiDAR работают при гораздо более высоких мощностях, чем волокна связи (часто 10–100 Вт), чтобы обеспечить прохождение импульсов на большие расстояния (до нескольких километров). Эта мощность может повредить стандартные PM-волокна, вызывая "фотопотемнение" (потерю прозрачности) или даже плавление. В наших волокнах используется сердцевина из кремнезема высокой чистоты и оболочка с низким поглощением, чтобы выдерживать эти уровни мощности без деградации.Широкий диапазон температур: Системы LiDAR работают в экстремальных условиях — от -40°C в арктических грузовиках до +85°C в пустынных дронах. Изменения температуры могут расширять или сжимать волокно, изменяя его двулучепреломление и нарушая поляризацию. Наши PM-волокна покрыты двухслойной оболочкой (полиимид для термостойкости, акрил для гибкости), которая стабилизирует структуру в этом диапазоне, сохраняя дрейф поляризации ниже 0,1° на метр волокна.

Минимальная задержка сигнала

: В LiDAR с измерением времени пролета даже небольшая задержка в волокне может сбить измерения расстояния. Наши PM-волокна имеют сверхнизкую групповую дисперсию (мера того, как разные длины волн распространяются с разными скоростями), обеспечивая одновременное прибытие всех частей лазерного импульса. Эта точность имеет решающее значение для таких приложений, как складские роботы, которым необходимо измерять расстояния с точностью до 1 мм.Компактный дизайн: Системы LiDAR в автомобилях или дронах имеют ограниченное пространство, поэтому волокна должны изгибаться плотно (часто до радиусов 5 мм или меньше). Стандартные PM-волокна теряют стабильность поляризации при изгибе, но наши разработаны со структурой напряжения "бабочка" (распространенная конструкция PM с двумя симметричными стержнями напряжения), которая сохраняет производительность даже в крутых поворотах. Это позволяет производителям разрабатывать более компактные и эффективные блоки LiDAR.

Наши PM-волокна: созданы для совершенства LiDAR

Мы потратили годы на оптимизацию наших PM-волокон специально для приложений LiDAR, тесно сотрудничая с ведущими производителями для решения их самых больших проблем. Вот чем выделяются наши волокна:

Настраиваемые размеры сердечника: Системы LiDAR используют разные длины волн лазера (905 нм для малого радиуса действия, 1550 нм для большого радиуса действия) и ширину импульса. Наши PM-волокна поставляются с диаметром сердечника от 5 мкм до 50 мкм, обеспечивая оптимальную связь с любым лазерным источником. Например, наше волокно с сердечником 10 мкм идеально подходит для LiDAR 1550 нм, минимизируя потери сигнала и максимизируя передачу мощности.

Низкие вносимые потери: Каждое соединение в системе LiDAR (где волокно соединяется с лазером или приемником) приводит к некоторым потерям сигнала. Наши волокна отполированы с субмикронной точностью, снижая вносимые потери до менее 0,2 дБ на соединение. Это означает, что к цели достигает больше лазерной мощности, увеличивая дальность действия системы.

Согласованность от партии к партии: Производителям LiDAR нужны тысячи волокон, которые работают одинаково. Наш автоматизированный производственный процесс гарантирует, что каждая катушка имеет одинаковый коэффициент экстинкции, размер сердечника и двулучепреломление — с отклонениями менее 2%. Это сокращает время тестирования и обеспечивает стабильность производительности системы в течение всего производственного цикла.Долговечность для мобильного использования: LiDAR в автомобилях или дронах подвергается постоянной вибрации. Наши волокна проходят строгие "вибрационные испытания", выдерживая 100 000 циклов вибрации (10–2000 Гц) без дрейфа поляризации. Эта надежность означает меньше сбоев в полевых условиях и более низкие затраты на техническое обслуживание.

Реальное воздействие: LiDAR, которому вы можете доверятьДавайте посмотрим, как наши PM-волокна меняют ситуацию в реальных приложениях:

Автономные транспортные средства

: LiDAR самоуправляемого автомобиля должен различать ребенка и дорожный знак даже в дождь. Наши PM-волокна сохраняют поляризацию лазера, позволяя системе отфильтровывать блики, вызванные дождем, и фокусироваться на отраженных сигналах от твердых объектов. Это уменьшает количество ложных срабатываний и обеспечивает безопасность пассажиров.

Промышленная робототехника: Складской робот, использующий LiDAR для навигации по узким проходам, должен измерять расстояния с точностью до 5 мм. Наши PM-волокна с низкой дисперсией обеспечивают точность измерений времени пролета, предотвращая столкновения со стеллажами или другими роботами.

Аэросъемка: Дрон, картографирующий строительную площадку, должен создавать 3D-модели с сантиметровой точностью. Наши PM-волокна стабилизируют поляризацию лазера, позволяя системе различать почву, бетон и растительность на основе рисунков отражения, что приводит к более точным картам.

Умная инфраструктура: LiDAR, установленный на светофорах, может контролировать заторы, отслеживая скорость транспортных средств. Наши волокна выдерживают высокие температуры дорожных ограждений, обеспечивая надежную работу системы даже в жаркие летние дни.

В каждом случае PM-волокно — это не просто "деталь", это причина, по которой системе LiDAR можно доверять при принятии критических решений.Почему стоит выбрать наши PM-волокна для вашего LiDAR?

Технология LiDAR быстро развивается, требуя большей дальности, более высокого разрешения и более низкой стоимости. Наши PM-волокна разработаны для соответствия этим тенденциям, с функциями, которые решают эти проблемы:

Поддержка лазеров следующего поколения

: Поскольку LiDAR переходит к лазерам с более высокой мощностью и более короткими импульсами (для лучшего разрешения), наши волокна уже протестированы на работу с этими новыми источниками, поэтому вам не придется переделывать свою систему через год.Экономически эффективная масштабируемость

: Мы предлагаем оптовые цены для больших заказов, с катушками до 10 км. Это делает наши волокна доступными для массового производства систем LiDAR (например, тех, что используются в потребительских автомобилях).Техническая поддержка

: В нашу команду входят эксперты LiDAR, которые помогут вам оптимизировать маршрутизацию волокна, конструкцию соединения и выравнивание поляризации. Мы не просто продаем волокна — мы помогаем вам создавать более совершенные LiDAR.На рынке, где даже 1% улучшение производительности может выиграть контракты, наши PM-волокна дают вам преимущество. Они обеспечивают большую надежность, точность и адаптируемость ваших систем LiDAR к реальным условиям.

Готовы улучшить свой LiDAR?LiDAR больше не является нишевой технологией — это основа автономных систем, умных городов и промышленной автоматизации. А в основе LiDAR лежит PM-волокно. Выбор правильного волокна — это не просто спецификации; это обеспечение того, чтобы ваша система могла выполнить свое обещание точности и надежности.

Наши волокна с сохранением поляризации разработаны для решения уникальных задач LiDAR, от мощных лазеров до крутых изгибов в мобильных устройствах. Им доверяют ведущие производители, потому что они работают — последовательно, надежно и под давлением.

Свяжитесь с нами сегодня, чтобы обсудить потребности вашей системы LiDAR. Давайте создадим волоконное решение, которое поможет вашей технологии видеть мир более четко.