2026年5月9日，國務(wù)院總理李強(qiáng)主持召開國務(wù)院常務(wù)會議，明確提出“做強(qiáng)國內(nèi)大循環(huán)要在供需協(xié)同、聯(lián)動升級上求突破，落實和完善服務(wù)業(yè)擴(kuò)能提質(zhì)舉措，加強(qiáng)水網(wǎng)、新型電網(wǎng)、算力網(wǎng)、新一代通信網(wǎng)、城市地下管網(wǎng)、物流網(wǎng)等規(guī)劃建設(shè)”。其中，“新型電網(wǎng)”被列為重點規(guī)劃建設(shè)的基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)之一，為“十五五”期間智能電網(wǎng)、數(shù)字化運維裝備的發(fā)展提供了明確的政策方向。

（光纖激光清障儀-圖源網(wǎng)絡(luò)，侵刪）

在此背景下，輸電線路運維方式正加速從人工巡視向自動化、精細(xì)化轉(zhuǎn)變，激光雷達(dá)（LiDAR）與激光清障儀成為兩種關(guān)鍵設(shè)備：前者為無人機(jī)提供高精度三維環(huán)境感知與避障能力；后者可遠(yuǎn)程清除掛附在輸電線路上的異物（如風(fēng)箏、塑料膜、樹枝等）。這兩種設(shè)備的核心功能均依賴于激光的發(fā)射與接收，而光學(xué)濾光片——特別是窄帶濾光片——正是保障其在強(qiáng)日光、復(fù)雜氣候環(huán)境下可靠工作的基礎(chǔ)光學(xué)元件。

（NBP1550窄帶激光濾光片）

一、激光雷達(dá)與激光清障儀工作原理及濾光片角色

1.1激光雷達(dá)（LiDAR）在輸電線路巡檢中的應(yīng)用

無人機(jī)搭載的激光雷達(dá)通常采用時間飛行法（ToF）或調(diào)頻連續(xù)波（FMCW）測距原理。激光器發(fā)射近紅外波段的脈沖激光（常見波長：905nm、1550nm），遇到導(dǎo)線、絕緣子、塔桿或樹木后反射，由接收光學(xué)系統(tǒng)匯聚到探測器（如APD或SPAD）。通過計算發(fā)射與接收的時間差，解算出高精度距離信息，生成輸電線路通道的三維點云模型。

陽光背景噪聲是主要干擾源。太陽光譜覆蓋紫外到遠(yuǎn)紅外，在近紅外區(qū)輻射強(qiáng)度高。若不加以波長選擇，探測器會同時接收目標(biāo)反射激光和強(qiáng)烈太陽散射光，導(dǎo)致信噪比急劇下降，甚至探測器飽和。

窄帶濾光片是解決該問題的核心元件。它置于接收鏡頭與探測器之間，僅允許以激光中心波長（例如905nm）為中心的極窄波段通過，大幅衰減其他波長的環(huán)境光。典型電力級窄帶濾光片的半高寬（FWHM）可做到10nm甚至2nm，配合高光密度截止深度（OD4~OD6），可使信噪比提升數(shù)十倍，實現(xiàn)百米外毫米級測距精度。

（NBP808窄帶濾光片）

1.2激光清障儀的工作機(jī)制及其對濾光片的要求

激光清障儀是一種非接觸式異物清除設(shè)備，可架設(shè)于無人機(jī)或地面平臺。它使用高功率連續(xù)或脈沖激光（常見波長：808nm、980nm、1080nm）聚焦于異物表面，通過熱燒蝕或切割方式將其熔斷、氣化。操作人員需通過同軸可見光瞄準(zhǔn)系統(tǒng)或紅外熱成像輔助瞄準(zhǔn)精確控制激光焦點。

高功率激光照射目標(biāo)時會產(chǎn)生強(qiáng)烈后向散射光，部分散射光沿原路返回瞄準(zhǔn)光路。若無濾光措施，這些散射光會進(jìn)入觀察相機(jī)的傳感器，造成眩光、對比度下降甚至永久損壞。

解決方案是在瞄準(zhǔn)光路中插入陷波濾光片或帶通濾光片。陷波濾光片針對激光工作波長設(shè)計出極高衰減的窄帶阻隔區(qū)（例如在1080nm處衰減OD5以上），同時允許可見光波段（400~700nm）通過。這樣操作人員可清晰看到異物及背景，而激光散射光被有效屏蔽，保障了傳感器安全和瞄準(zhǔn)準(zhǔn)確性。

（負(fù)性濾光片）

二、電力場景下濾光片的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)

電網(wǎng)環(huán)境與消費電子、普通工業(yè)差異顯著，對濾光片要求更為嚴(yán)苛。

2.1中心波長與帶寬精度

激光雷達(dá)的激光光譜很窄（<1nm），但溫度變化會導(dǎo)致激光器波長漂移（約0.2~0.3nm/℃）。濾光片中心波長須與激光器工作波長匹配，并預(yù)留足夠溫度范圍內(nèi)的通帶寬度。例如在-40℃~85℃環(huán)境下，激光波長可能漂移25nm，因此濾光片F(xiàn)WHM不宜過窄（通常10~15nm），且峰值透過率需保持>90%。

2.2高截止深度與寬截止范圍

電力作業(yè)常在白天進(jìn)行，陽光直射下近紅外背景輻射強(qiáng)。濾光片在通帶外的截止深度要求通常達(dá)到OD4以上，強(qiáng)干擾場景需OD6。截止范圍需覆蓋紫外（300nm）到中紅外（2000nm），因為硅基探測器對此寬波段均有響應(yīng)。

2.3寬溫度穩(wěn)定性與抗高濕

輸電線路跨越不同氣候區(qū)，設(shè)備可能在-40℃到+85℃戶外連續(xù)工作。濾光片必須采用硬質(zhì)介質(zhì)薄膜（如Ta?O?/SiO?或TiO?/SiO?多層膜），并通過離子輔助沉積工藝，確保膜層應(yīng)力小、附著力強(qiáng)。溫飄系數(shù)需控制在<0.02nm/℃。此外，表面應(yīng)鍍有疏水或防霧膜層，防止凝露引起透過率下降和散射增加。 

2.4高激光損傷閾值（針對清障儀）

激光清障儀輸出功率可達(dá)數(shù)百瓦（連續(xù)）或毫焦級脈沖。濾光片即使是反射激光，也可能吸收殘余能量。因此基片需采用紫外熔融石英或藍(lán)寶石（極高功率場合），膜層設(shè)計避免駐波場增強(qiáng)，并通過ISO21254標(biāo)準(zhǔn)測試，確保損傷閾值高于實際使用激光功率密度（通常要求>10J/cm2@ns脈沖，或>1kW/cm2@CW）。

（NBP905激光雷達(dá)濾光片）

三、典型應(yīng)用示例

3.1無人機(jī)激光雷達(dá)濾光片參數(shù)示例

某電力巡檢無人機(jī)搭載905nm激光雷達(dá)，要求探測距離300米，測距精度±2cm。選用窄帶濾光片典型參數(shù)如下：

中心波長：905nm±2nm

FWHM：10nm

峰值透過率：>92%

截止波段：400~1100nm，截止深度OD5

入射角：0°~8°（適應(yīng)鏡頭會聚）

尺寸：直徑12mm，厚度1mm

安裝該濾光片后，背景光功率被有效抑制，有效探測距離和點云數(shù)據(jù)質(zhì)量顯著提升。

3.2激光清障儀瞄準(zhǔn)系統(tǒng)濾光片方案

清障儀激光波長（如1080nm）與可見光相機(jī)響應(yīng)波段重疊。普通陷波濾光片在阻帶邊緣可能產(chǎn)生“滲漏”。工程上可采用雙濾光片方案：第一片為長波通濾光片（截止波長900nm），反射激光至散熱結(jié)構(gòu)；第二片為短波通濾光片，配合介質(zhì)膜干涉陷波片，實現(xiàn)可見光平均透過率>85%，激光波段透過率<0.001%。同時，高功率激光可能使濾光片局部加熱變形，可采用楔形基片設(shè)計（兩面不平行），避免反射光干涉形成熱點。

四、政策背景與市場方向

2026年3月，全國人民代表大會批準(zhǔn)了“十五五”規(guī)劃綱要，其中明確提出加快新型電力系統(tǒng)建設(shè)、推動能源基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)字化轉(zhuǎn)型。2026年5月9日國務(wù)院常務(wù)會議進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)“加強(qiáng)新型電網(wǎng)……等規(guī)劃建設(shè)”。在上述政策指引下，電網(wǎng)投資向智能化運維、設(shè)備狀態(tài)感知及通道清潔等方向傾斜。

輸電線路無人機(jī)巡檢、激光清障等技術(shù)和裝備的推廣應(yīng)用，將直接帶動高性能窄帶濾光片、陷波濾光片的市場需求。隨著“十五五”期間產(chǎn)業(yè)鏈自主可控要求的深化，國內(nèi)濾光片制造工藝水平持續(xù)提升，離子濺射鍍膜等先進(jìn)技術(shù)趨于成熟，能夠批量供應(yīng)滿足電力戶外嚴(yán)苛環(huán)境（-40℃~85℃、OD6截止深度）的產(chǎn)品。在高端窄帶濾光片（如1550nm人眼安全激光雷達(dá)用、帶寬<3nm、截止深度OD6以上）領(lǐng)域，國內(nèi)已實現(xiàn)小批量產(chǎn)，生產(chǎn)一致性和可靠性仍在持續(xù)改進(jìn)中。

結(jié)論

在輸電線路激光雷達(dá)與清障儀中，光學(xué)濾光片是保障設(shè)備在強(qiáng)日光、寬溫變、高濕度和高功率激光環(huán)境下正常工作的關(guān)鍵元件：

激光雷達(dá)依賴窄帶濾光片抗陽光干擾，獲得高精度測距；

激光清障儀依賴陷波/帶通濾光片保護(hù)瞄準(zhǔn)傳感器，確保操作安全。

“十五五”期間，隨著多波長激光雷達(dá)、固態(tài)激光雷達(dá)（FlashLiDAR）以及智能化異物清除技術(shù)的發(fā)展，對濾光片的多波段透過、大角度容忍、高損傷閾值等性能要求將持續(xù)升級。在設(shè)備選型時，建議不僅關(guān)注激光器參數(shù)，還應(yīng)考察濾光片的光譜曲線（含溫漂測試數(shù)據(jù)）及環(huán)境可靠性驗證結(jié)果，以確保整套光學(xué)系統(tǒng)在戶外長期穩(wěn)定運行。

素材來源：人民網(wǎng)百家號<李強(qiáng)主持召開國務(wù)院常務(wù)會議>