激光雷達(dá)組成

激光雷達(dá)組成：發(fā)射、接收和信號(hào)處理三個(gè)主要部分組成。1.激光發(fā)射器組成:工作物質(zhì)、諧振腔和激勵(lì)源特點(diǎn)：脈沖能量大、脈沖重復(fù)頻率高質(zhì)量好，特別是發(fā)散度要小、指向性要好

體積、功耗小，性能穩(wěn)定可靠分類：固體、氣體、液體和半導(dǎo)體工作原理：Nd:YAG棒是在釔鋁石榴石（YAG）中摻入激光物質(zhì)（Nd3+,釹離子），在閃光燈發(fā)光的激勵(lì)下，可造成棒中Nd3+離子的L1和L2能級(jí)間的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，在光學(xué)諧振腔的作用下，形成粒子反轉(zhuǎn)能級(jí)間的受激發(fā)射，從腔鏡之一（M2）輸出激光能量，其波長為1.06ym，處于近紅外波段。由于Nd3+離子的四能級(jí)激光產(chǎn)生機(jī)制，使其粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的效率高、激光閾值低，因此Nd:YAG激光器可工作于連續(xù)波狀態(tài)，也可工作于脈沖狀態(tài),激光雷達(dá)多使用后者。對(duì)于脈沖工作的Nd:YAG激光器，其激勵(lì)閃光燈也需工作在脈沖狀態(tài)。由于閃光燈激勵(lì)光脈沖的寬度較寬，使相應(yīng)的光脈沖的寬度也較寬（微秒以上），稱之為長脈沖激光。這種長脈沖激光不符合激光雷達(dá)高峰值輸出功率和高空間分辨率的要求，因此需要采用圖2.5中的Q開關(guān)來壓窄其脈沖寬度。Q開關(guān)技術(shù)又稱為調(diào)Q技術(shù)，是產(chǎn)生納秒（ns）級(jí)窄脈沖激光常用的技術(shù)（另一種常用于產(chǎn)生ps級(jí)窄激光脈沖的技術(shù)是鎖模技術(shù)）。如圖2.7所示，Q開關(guān)由一塊光電晶體和偏振片組成。其工作原理如下：平時(shí)，Q開關(guān)處于對(duì)激光不透明的狀態(tài)，在激光腔中形成一個(gè)大的損耗，相當(dāng)于開關(guān)關(guān)閉，激光腔的Q值很低，激光振蕩不能形成；當(dāng)閃光燈脈沖將Nd:YAG中的Nd3+離子激發(fā)到處于最佳粒子數(shù)反轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，突然將Q開關(guān)打開，使其損耗變低，激光腔的Q值突然增高，從而形成一個(gè)極窄的激光脈沖輸出。Q開關(guān)對(duì)激光腔Q值的調(diào)節(jié)通常利用晶體的電光特性來實(shí)現(xiàn)。通過在電光晶體上突然改變外加電壓的方法，可使Q開關(guān)從最大損耗狀態(tài)變?yōu)樽钚p耗狀態(tài)。光束準(zhǔn)直器B光束準(zhǔn)直器B2-25常用的兩種形式激光器光朿準(zhǔn)直器準(zhǔn)直比A= = = 務(wù)2片優(yōu)點(diǎn)是：可使激光雷達(dá)工作于小的接收視場(chǎng)以降低背景光影響，提高系統(tǒng)信噪比（S/N）;對(duì)于探測(cè)地面或空中小目標(biāo)的激光雷達(dá)，將有利于集中發(fā)射能量，提高探測(cè)能力；對(duì)于掃描成像激光雷達(dá)，則有利于提高成像的分辨能力。激光雷達(dá)工作原理向目標(biāo)發(fā)射探測(cè)信號(hào)（激光束）,然后將接收到的從目標(biāo)反射回來的信號(hào)（目標(biāo)回波）與發(fā)射信號(hào)進(jìn)行比較,作適當(dāng)處理后,就可獲得目標(biāo)的有關(guān)信息,如目標(biāo)距離、方位、高度、速度、姿態(tài)、甚至形狀等參數(shù),從而對(duì)目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)、跟蹤和識(shí)別。激光雷達(dá)應(yīng)用城市，交通，農(nóng)林業(yè)，水利，氣象智能駕駛應(yīng)用：生成汽車周圍環(huán)境點(diǎn)云。激光雷達(dá)測(cè)量光脈沖的飛行時(shí)間，進(jìn)而能夠判斷傳感器和物體之間的距離。為了產(chǎn)生完整的點(diǎn)云，傳感器必須能夠非?？焖俚貙?duì)整個(gè)環(huán)境進(jìn)行采樣。激光雷達(dá)能夠做到這一點(diǎn)的一種方式是通過在單個(gè)發(fā)射器/接收器上使用非常高的采樣率。每個(gè)發(fā)射器每秒發(fā)射數(shù)萬或數(shù)十萬個(gè)激光脈沖。這意味著，多達(dá)100000個(gè)激光脈沖在1秒內(nèi)完成從激光器單元上的發(fā)射器到被測(cè)量的物體的往返行程，并返回到激光雷達(dá)單元上位于發(fā)射器附近的接收器。每接受一個(gè)點(diǎn)的信號(hào)就可以判該點(diǎn)的三維坐標(biāo)，當(dāng)數(shù)據(jù)足夠大時(shí)，就能夠形成點(diǎn)