Ist der 1470-nm-Laser die Zukunft des Präzisionsjätens in der Landwirtschaft?

Ist der 1470-nm-Laser die Zukunft des Präzisionsjätens in der Landwirtschaft?

 

In der modernen Landwirtschaft konkurrieren Unkräuter mit Nutzpflanzen um Wasser und Nährstoffe, was das Wachstum einschränkt und Ertrag und Qualität verringert. Herkömmliche Unkrautbekämpfungsmethoden haben offensichtliche Nachteile: Chemisches Unkrautvernichten führt zu Pestizidrückständen und Umweltverschmutzung; mechanisches Unkrautjäten schädigt die Bodenstruktur; Manuelles Jäten zeichnet sich durch hohe Arbeitsintensität, geringe Effizienz und hohe Kosten aus. Vor dem Hintergrund einer effizienten, umweltfreundlichen und intelligenten Landwirtschaft hat sich die Laser-Unkrautbekämpfung zu einer fortschrittlichen Unkrautbekämpfungslösung entwickelt, die mit der Entwicklung einer umweltfreundlichen Landwirtschaft übereinstimmt und eine intelligente landwirtschaftliche Transformation ermöglicht.

 

Das Laser-Unkrautvernichten basiert auf dem photothermischen Effekt. Wenn der Laser Unkrautblätter oder Rhizome bestrahlt, absorbieren Wasser oder Pigmente im Pflanzengewebe selektiv Lichtenergie und wandeln sie schnell in Wärme um. Die lokale Temperatur des bestrahlten Unkrautgewebes steigt stark an, das Wasser in den Zellen verdunstet sofort und der erzeugte Druck reißt die Zellstruktur der Unkrautblätter oder Rhizome auf, wodurch das Unkrautwachstum effektiv gestoppt wird.

Derzeit umfasst das Laser-Unkrautvernichten mehrere technische Wege. Das 450-nm-Blaulaserdiodensystem basiert auf einer hohen Chlorophyllabsorption, hat jedoch begrenzte Anwendungsszenarien und potenzielle Risiken für Netzhautschäden. Der CO₂-Laser (10,6 μm) zeichnet sich durch eine starke Wasserabsorption aus, ist jedoch sperrig, schwer in mobile Plattformen zu integrieren und hat aufgrund der geringen Wärmeeindringung nur eine begrenzte langfristige Kontrollwirkung.

Im Gegensatz dazu sind Nahinfrarot-Halbleiterlaser aufgrund ihrer einfachen Struktur und geringen Kosten zu einem Forschungsschwerpunkt geworden. Wie das Wasserabsorptionsspektrum zeigt, liegt die Wellenlänge von 1470 nm in einem Bereich mit starker Wasserabsorption, was eine hocheffiziente photothermische Umwandlung ermöglicht. Im Vergleich zum 10,6-μm-Laser hat der 1470-nm-Laser eine mäßige Eindringtiefe in das Gewebe: Er kann das Gefäßgewebe von Unkrautstängeln und -blättern effektiv zerstören, den Nährstofftransport blockieren und Unkraut allmählich verdorren lassen, ohne die Bodenstruktur oder die nahegelegenen Pflanzenwurzeln zu beschädigen, wodurch eine präzise und sichere Unkrautbekämpfung ermöglicht wird.

 

In technischen Anwendungen sind 1470-nm-Halbleiterlaser klein, weisen eine hohe Energieeffizienz auf und lassen sich leicht in modulare Arrays und mobile Plattformen integrieren. Sie unterstützen die direkte Faserausgabe ohne komplexe Resonanzhohlräume oder Galvanometersysteme, wodurch die Kalibrierung und Wartung des optischen Pfads in landwirtschaftlichen Außenumgebungen reduziert und die Stabilität und der Komfort verbessert werden.

1470 nm, 300 W, 400 μm fasergekoppelter Laser

Im Hinblick auf die Leistung der Kernausrüstung hat Baoniu Technology, basierend auf selbst-Hochleistungschips- und selbst-automatischer Montageausrüstung für Module, die auf der Active Alignment (AA)-Technologie basieren, erfolgreich einen fasergekoppelten Laser auf den Markt gebracht, der auf das 1470-nm-Band zugeschnitten ist und moderne landwirtschaftliche Unkrautbekämpfungsgeräte mit zentralen technologischen Durchbrüchen ausstattet. Dieses Produkt verfügt über einen Faserkerndurchmesser von 400 μm und eine stabile Dauerausgangsleistung von über 300 W.

Wie in den kontinuierlichen Ausgangsleistungskurven von 15 bis 30 Grad gezeigt, bleibt die Ausgangsleistung des Moduls im Kühltemperaturbereich von 15 bis 30 Grad über 300 W und der Wirkungsgrad der elektrooptischen Umwandlung übersteigt 26 %, was eine hervorragende Leistungsstabilität und Energieausnutzung zeigt. Dank der selbst-kontrollierten Chip- und Gehäusetechnologie bietet das Produkt zuverlässige Leistung in einem weiten Temperaturbereich und breiten Strombereich.

Darüber hinaus hat das Produkt eine Spektralbreite (FWHM) < 6 nm und zeigt gute spektrale Eigenschaften und Wellenlängenstabilität im Betriebsstrombereich von 3 A bis 20 A, wodurch die Genauigkeit der Unkrautbekämpfungsvorgänge weiter gewährleistet wird und zahlreiche technische Garantien für die effiziente und stabile Umsetzung der Laser-Unkrautbekämpfung gegeben werden.

Die kompakte und hochintegrierte modulare Struktur dieses Produkts beruht auf dem sorgfältig aufeinander abgestimmten Design von Chips und Modulen von Baoniu Technology, das schnell in multifunktionale Laser-Jätungsplattformen integriert werden kann und eine selbstgesteuerte Kernlichtquelle mit hoher{2}Effizienz, hoher{3}Stabilität und hoher{4}}Zuverlässigkeit für moderne landwirtschaftliche intelligente Unkrautbekämpfungsgeräte bietet, die modular, leicht und schnell zusammengebaut ist.

Durch die Integration von Laser-Unkrautbekämpfungstechnologie, intelligenter Erkennung, mobilen Plattformen und automatischen Navigationssystemen wird der Einsatz chemischer Herbizide in der landwirtschaftlichen Produktion in Zukunft schrittweise ersetzt oder stark reduziert, wodurch eine wirklich umweltfreundliche, effiziente und präzise Unkrautbekämpfung erreicht wird.

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