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激光雷达中激光的特性

激光和普通光的---不同在于激光是一种有---光子简并度的光。光子简并度可以理解为具有相同模式或波型的光子数目，即具有相同状态的光子数目。

激光器主要由增益介质和谐振腔组成。谐振腔选模，增益介质通过受激辐射向确定的模提供能量，从而形成具有---光子简并度的激光。高光子简并度表现出---的单色性、方向性、相干性及高亮度；激光可被压缩成极短的超短脉冲，脉宽已达到秒量级，能产生短至4.6 fs的超短激光脉冲，---1020w／cm2的光功率密度。

激光的好单色性是由激光器的工作原理和结构决定的。由于谐振腔内的增益介质可以向一个模提供足够的能量，从整体来看可以认为光在腔内没有损耗，因而由该谐振腔输出的激光可以理解为是没有衰减的，具有窄的谱线宽度。

实验证明，激光的谱线不可能窄，因为自发辐射在激光的输出中不可避免。自发辐射只能平均地向所有模提供能量，因而对某一特定模而言，它所提供的能量是很小的，而这份小小的能量恰恰造成激光发射中一种不可避免的衰减。所以，激光谱线仍有一定的宽度。通常把激光器中自发辐射引起的线宽称为线宽---δυl，δυl正比于该模式中每秒自发辐射的能量。

单模稳频气体激光器的单色性好，固体激光器的单色性较差，半导体激光器的单色性差。

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光源发出光束的方向性通常用发散角2θ单位rad来描述，亦可用光束所占的空间立体角δω=πθ2单位sr来描述。

普通光源辐射的光束来自于自发辐射，自发辐射总是任意的，是向4π立体角辐射的，所以方向性很差。

激光的优-向性，是激光器的工作原理和结构决定的。由于激光器中增益介质只向特定模式提供能量，受激辐射提供的光子总是与激发光完全一样，同频率、同偏振、同位相和同方向。

所以，如果谐振腔选出的模不受衍射的影响，激光束的发散角可以小。一般说来，激光器的发散角θ决定于该激光器的腔长，环境地球物理学概论式中：λ是激光波长，l是腔长。若λ=0.63μm，l=0.4 m，则θ=2×10-3rad。增加腔长，还可以进一步减小发散角。

不同类型激光器的方向性差别很大，这与增益介质的类型、均匀性、光腔的类型、腔长、激励方式和激光器的工作状态有关。气体激光器的增益介质有---的均匀性，且腔长大，方向性好；固体激光器的方向性差；半导体激光器的方向性差。

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激光雷达不同类型介绍

如今，激光雷达已被广泛应用于机器人、无人驾驶、ar/vr、3d打印等多个领域，根据应用领域的不同，激光雷达的类型也存在一定差异，机器人是目前激光雷达应用为火热的领域之一，按照不同的技术路线，可将机器人激光雷达分为tof激光雷达及三角测距激光雷达两大类型。

tof激光雷达

tof激光雷达是一种进行光飞行的时间的测量方法，顾名思义就是发射出一道激光，然后会有一种二极管来进行激光的回波检测，再使用一个---精度的计时器去测量光波发射到目标物引起反馈再回来的时间差，而-具有不变性，再将时间差乘以-便可得到目标物体的距离。

对于tof的测距原理，如果再加以细分，还可再分为脉冲式及相位式两种。

脉冲式比较简单直接，就是发出一道激光的脉冲，然后再检测激光的相关信息。这个是目前tof激光雷达采用的主流方式。

相位式则是连续的发射激光。但是接收到的回波信号会由于-传播的特性，相位上会有差距。当检查相位时就可以转过来处理这个距离。这种方式的优势在于成本相对---，但其主要问题是测量的速度没法提高。

激光雷达在移动机器人等其它方面的应用

距离测量是移动机器人的技术.

目前，移动机器人中广泛采用激光测距雷达(以下简称lrs,laser range sensor)进行三维测距，这主要有以下几个原因.

1)作为一种有源测距手段, lrs测距与无源测距技术相比具有不存在复杂的图像匹配技术且不易受到环境光照影响等优点.

2)在有源测距仪中, lrs的测距精度相对较高,方向性好，镜面反射小而造低.

3)在直接获取距离的测距方法中，主要有超声波、短波及激光调制波3种波源.但超声波方向性差镜面反射---且可测距离较短，短波测距的精度低于激光调制波且超短波雷达的造价也较高