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1、IMB standardization office IMB 5AB- IMBK 08- IMB 2C激光雷达组成：发射、接收和信号处理三个主要部分组成。1. 激光发射器组成:工作物质、谐振腔和激励源A.特点：脉冲能量大、脉冲重复频率高质量好，特别是发散度要小、指向性要好体积、功耗小，性能稳定可靠B分类：固体、气体、液体和半导体工作原理：Nd:YAG棒是在钇铝石榴石（YAG沖掺入激光物质（Nd3+,钕离 子），在闪光灯发光的激励下，可造成棒中Nd3+离子的L1和L2能级间的粒子数反 转，在光学谐振腔的作用下，形成粒子反转能级间的受激发射，从腔镜之一（M2） 输出激光能量，其波长为Um,处于近红
2、外波段。由于Nd3+离子的四能级激光产生 机制，使其粒子数反转的效率高、激光阈值低，因此Nd:YAG激光器可工作于连续波 状态，也可工作于脉冲状态，激光雷达多使用后者。对于脉冲工作的Nd:YAG激光 器,其激励闪光灯也需工作在脉冲状态。由于闪光灯激励光脉冲的宽度较宽,使相应 的光脉冲的宽度也较宽（微秒以上）,称之为长脉冲激光。这种长脉冲激光不符合激 光雷达高峰值输出功率和高空间分辨率的要求，因此需要采用图中的Q开关来压窄其 脉冲宽度。Q开关技术又称为调Q技术，是产生纳秒（ns）级窄脉冲激光常用的技术（另一种常 用于产生ps级窄激光脉冲的技术是锁模技术）。如图所示，Q开关由一块光电晶体和 偏振片
3、组成。其工作原理如下：平时，Q开关处于对激光不透明的状态，在激光腔中 形成一个大的损耗，相当于开关关闭，激光腔的Q值很低，激光振荡不能形成；当 闪光灯脉冲将Nd:YAG中的Nd3+离子激发到处于最佳粒子数反转状态时，突然将Q 开关打开，使其损耗变低，激光腔的Q值突然增高，从而形成一个极窄的激光脉冲输 出。Q开关对激光腔Q值的调节通常利用晶体的电光特性来实现。通过在电光晶体上 突然改变外加电压的方法，可使Q开关从最大损耗状态变为最小损耗状态。光束准直器准直比 优点是：可使激光雷达工作于小的接收视场以降低背景光影响，提高系统信噪比（S/N ）；对于探测地面或空中小目标的激光雷达，将有利于集中发射能
4、量，提高探测能力；对于扫描成像激光雷达，则有利于提高成像的分辨能力。激光雷达工作原理 向目标发射探测信号（激光束）,然后将接收到的从目标反射回来的信号（目标回波）与发 射信号进行比较,作适当处理后,就可获得目标的有关信息,如目标距离、方位、高度、 速度、姿态、甚至形状等参数,从而对目标进行探测、跟踪和识别。激光雷达应用城市，交通，农林业，水利，气象 智能驾驶应用：生成汽车周围环境点云。激光雷达测量光脉冲的飞行时间，进而能够 判断传感器和物体之间的距离。为了产生完整的点云，传感器必须能够非常快速地对 整个环境进行采样。激光雷达能够做到这一点的一种方式是通过在单个发射器/接收器 上使用非常高的采样率。 每个发射器每秒发射数万或数十万个激光脉冲。这意味着， 多达100000个激光脉冲在1秒内完成从激光器单元上的发射器到被测量的物体的往 返行程，并返回到激光雷达单元上位于发射器附近的接收器。每接受一个点的信号就 可以判该点的三维坐标，当数据足够大时，就能够形成点云，来感知汽车周围的环
激光雷达组成
