新闻中心

News Center

1470 nm波长激光：精准农业时代的“光镰”！！！！

03/25

2026

 

在现代农业生产中，，，田间杂草与作物争夺水分和养分，，，不仅抑制作物生长，，还会导致产量降低和品质下降。。。。随着精准农业的快速发展，，，传统除草方式正面临新的挑战：化学除草虽见效迅速，，，，但容易造成农药残留和环境污染；机械除草可能破坏土壤结构、、增加侵蚀风险；人工除草则劳动强度大、、、效率低、、成本高。。在追求高效、、环保与智能化的农业背景下，，一种更先进的除草技术——激光除草，，正逐渐崭露头角。。。基于光热效应的除草技术，，，，不仅契合绿色农业的发展方向，，，，也为未来农业的智能化转型提供了新的解决思路。。

 

激光除草技术基于光热效应原理。。。。当激光照射杂草叶片或根茎时，，，植物组织中的水分或色素会选择性地吸收光能，，并迅速将其转化为热能。。。。被激光照射的杂草组织局部温度迅速升高，，，，细胞内水分瞬间蒸发，，，产生的压力导致杂草叶片或根茎的细胞结构破裂，，，，从而阻止杂草的生长。。

 

图1 (a)-(d)藜、、、刺苋、、狗尾草、、牛筋草被激光照射后的结果[1]

 

图1(a)-(d)展示了四种常见杂草（藜、、、、刺苋、、、、狗尾草、、牛筋草）经激光照射后的形态变化。。。该过程主要依赖两类机制：其一，，，植物色素（如叶绿素）对特定波长的选择性吸收；其二，，植物组织中水分及含水结构对近红外或中红外波段的吸收，，使激光能量得以在杂草组织中实现高效、、、、精准的热破坏。。

 

目前，，，激光除草的研究与应用涵盖了多种技术路线:

 

01. | 蓝光二极管激光器方案 使用场景和适用作物具有一定局限性 可能损伤视网膜

 

图2 基于450nm波长的激光除草设备[2]

 

在一些小型化作业场景中，，，部分系统采用基于蓝光二极管激光器(波长 450 nm) 的设计方案[2]。。。由于叶绿素对该波段光具有较高的吸收率，，，杂草的叶片能有效吸收激光能量，，，，导致叶绿素分子结构受损，，，光合作用受阻，，，，从而实现除草效果。。

然而，，，蓝光激光在除草应用中存在一定局限性。。。。首先，，，叶绿素在植物体内分布不均，，，若照射部位叶绿素含量较低，，或位于白化组织及根系区域，，，，激光能量的吸收效率会明显下降，，影响除草效果，，，，这也使得该技术的使用场景和适用作物种类受到一定限制。。其次，，高功率蓝光激光可能对操作人员的视网膜构成潜在风险。。。。蓝光会被眼睛的晶状体聚焦至视网膜，，，，过强的蓝光照射可能导致永久性视损伤，，，因此，，在实际应用中需要采取严格的防护措施。。。

 

02. | CO₂激光器方案 体积大，，，难以集成到轻量化或小型移动作业平台 对杂草再生的长期控制效果具有一定的局限性

 

图3 基于CO2激光器的激光除草设备

 

另一类激光除草技术是基于CO₂激光器（波长10.6 µm）的设计方案，，该波段与水分子的强吸收区高度重合，，，，因此激光能量可被植物细胞内的水分迅速吸收并转化为热能，，，，从而实现叶片或茎顶端的灭活[3]。。在大型、、平坦农田环境中，，，，基于该方案能够有效清除地表杂草。。然而，，，CO₂激光系统通常体积较大，，不适用于丘陵、、、、山区等地形复杂区域，，，，也难以集成到轻量化或小型移动作业平台。。此外，，由于10.6 µm波长激光的能量容易被植物表层快速吸收，，，形成叶片表层的炭化，，，这致使热量难以传递至杂草的茎部或根部组织，，，，可能导致激光未能完全杀死植物。。因此该技术方案对杂草再生的长期控制效果具有一定的局限性。。。。

 

03. | 近红外波段半导体激光器 高效的光热转换能力，，适宜的组织穿透特性 体积小，，，易集成到模块化阵列或移动平台

 

为响应现代农业模块化、、、、轻量化、、、环保化的趋势，，越来越多新一代轻型激光除草设备相继问世。。近红外波段的半导体激光器因其结构简单、、、、成本较低等优势，，，，成为激光除草领域的研究热点。。。。

 

图4 水在400nm-1750nm波长的吸收系数[4]

 

如图4所示，，传统近红外波段（如 980 nm波长）在水分子中的吸收率有限，，难以实现高效的光热转换[4]。。。相比之下，，，1470 nm波长激光处于水分吸收增强较强的区域[5-6]。。在这一波段，，，激光能量能够更高效地被植物吸收，，产生更强的光热效应，，，从而实现更高效的能量转化与组织加热。。。

 

同时，，，，相较于10.6 µm波长激光，，，，1470 nm 波长激光的组织穿透深度适中，，，，既能有效作用于植物浅层至中层结构，，又不会过深穿透至根系区域。。。在实际农业应用中，，，，该特性使得激光在照射杂草叶片和茎杆时，，，能更彻底地破坏导管组织。。。通过阻断养分运输通路，，，从而使杂草逐渐失水枯萎，，，，实现精准高效的除草效果。。。与此同时，，，，该过程不会破坏土壤结构，，，，也不会对邻近作物根系造成热损伤，，，，具有更高的安全性与可控性。。

 

在工程实现层面，，，基于1470 nm 波长的半导体激光器具有体积小、、、能效高的优势，，更易于集成到模块化阵列或移动平台中。。。此外，，该激光器可以直接通过光纤直接输出，，无需依赖复杂的谐振腔或振镜系统，，这意味着在户外农业环境中使用时，，无需频繁进行光路校准与维护，，从而提高了使用稳定性和便捷性。。。。综合来看，，，，1470 nm波长激光不仅具备高效的光热转换能力和适宜的组织穿透特性，，还能满足农业设备模块化、、轻量化及精准化发展的需求，，为未来绿色除草技术的发展提供了新的方向与可能。。。。

 

驰鸣生物赋能激光除草：

1470nm 300W 400μm光纤耦合激光器

 

图5 驰鸣生物1470nm 300W 400μm光纤耦合激光器

 

在核心设备性能层面，，，驰鸣生物依托自主研发的高功率芯片，，搭配自研基于主动对位（AA，，，Active Alignment）技术的模块自动化组装设备，，，成功推出一款专为1470 nm波段量身打造的光纤耦合激光器，，，以核心技术突破为现代农业除草设备赋能。。。。该产品采用 400 μm 光纤芯径设计，，，连续输出功率稳定达到 300 W 以上。。。。

 

图6  1470波段光纤耦合激光器15℃-30℃连续输出功率曲线

 

如图 6 所示，，，在 15℃–30℃冷却温度区间内，，，，模块输出功率始终保持在 300 W 以上，，，电光转换效率超过 26%，，展现出优异的功率稳定性与能量利用率。。。。得益于自主可控的芯片与封装工艺，，产品在宽温域、、、、宽电流范围内均具备可靠的工作特性。。。。

 

图7  1470波段光纤耦合激光器25℃冷却温度下光谱输出曲线

 

此外，，，该产品光谱宽度（FWHM）＜6 nm，，在3A-20A的工作电流范围内均展现出良好的光谱特性与波长稳定性，，进一步保障了除草作业的精准度，，为激光除草的高效、、稳定开展提供了多重技术保障。。

 

该产品紧凑化、、高集成度的模块化结构，，，源自驰鸣生物对芯片与模块的深度匹配设计，，，可快速集成于多功能激光除草平台，，为现代农业模块化、、、轻量化、、、、可快速组装的智能除草装备，，提供高能效、、、高稳定性、、、高可靠性的自主可控核心光源。。。。

 

该产品将亮相本届慕尼黑上海光博会，，，欢迎莅临N5馆5402驰鸣生物展位沟通洽谈！！

 

未来，，，随着激光除草技术与智能识别、、、、移动平台、、、、自动导航系统融合，，，，农业生产中化学除草剂的使用将逐步被替代或大幅减少，，，从而实现真正意义上的环保、、高效、、、、精准除草。。

 

 

[1] Yu, Z. Y., He, X. K., Qi, P., et al. (2024). A static laser weeding device and system based on fiber laser: Development, experimentation, and evalsuation. Agronomy, 14(7), 1426.

[2] Earth Rover. Weed Control & Scouting Robotic Solutions for Farmers. Retrieved November 13, 2025, from https://www.earthrover.farm.

[3] Witteman, W. J. (2013). The CO2 Laser. Berlin/Heidelberg, Germany: Springer. ISBN 3-540-47744-6.

[4] Hale, G. M., & Querry, M. R. (1973). Optical constants of water in the 200-nm to 200-µm region. Applied Optics, 12(3), 555–563.

[5] Yaseen, M. U., & Long, J. M. (2024). Laser weeding technology in cropping systems: A comprehensive review. Agronomy, 14(10), 2253.

[6] Bakaric, M., Ogunlade, O., Miloro, P., Zeqiri, B., Cox, B. T., & Treeby, B. E. (2023). Characterisation of hydrophones sensitivity with temperature using a broadband laser-generated ultrasound source. Metrologia, 60(5), 055002.

站点地图