激光雷达技术的应用现状及应用前景.docx

光电雷达技术课程论文题目激光雷达技术的应用现状及应用前景专业光学工程姓名白学武学号220227学院光电学院2月28日摘要:激光雷达无论在军用领域还是民用领域日益得到广泛的应用。介绍了激光雷达的工作原理、工作特点及分类,介绍了它们的研究进展和发展现状,以及应用现状和发展前景。引言激光雷达是工作在光频波段的雷达。与微波雷达的T作原理相似,它利用光频波段的电磁波先向目标发射探测信号,然后将其接收到的同波信号与发射信号相比较,从而获得目标的位置(距离、方位和高度)、运动状态(速度、姿态)等信息,实现对飞机、导弹等目标的探测、跟踪和识别。激光雷达能够按照不同的方法分类。如按照发射波形和数据处理方式,可分为脉冲激光雷达、连续波激光雷达、脉冲压缩激光雷达、动目标显示激光雷达、脉冲多普勒激光雷达和成像激光雷达等:根据安装平台划分,可分为地面激光雷达、机载激光雷达、舰载激光雷达和航天激光雷达;根据完成任务的不同,可分为火控激光雷达、靶场测量激光雷达、导弹制导激光雷达、障碍物回避激光雷达以及飞机着舰引导激光雷达等。在具体应用时,激光雷达既可单独使用,也能够同微波雷达,可见光电视、红外电视或微光电视等成像设备组合使用,使得系统既能搜索到远距离目标,又能实现对目标的精密跟踪,是当前较为先进的战术应用方式。一、,其中扫描体制能够选择机械扫描、电学扫描和二元光学扫描等方式。非扫描成像体制采用多元探测器,作用距离较远,探测体制上同扫描成像的单元探测有所不同,能够减小设备的体积、重量,但在中国多元传感器,特别是面阵探测器很难获得,因此国内激光雷达多采用扫描工作体制。机械扫描能够进行大视场扫描,也能够达到很高的扫描速率,不同的机械结构能够获得不同的扫描图样,是当前应用较多的一种扫描方式。声光扫描器采用声光晶体对入射光的偏转实现扫描,扫描速度能够很高,扫描偏转精度能达到微弧度量级。但声光扫描器的扫描角度很小,光束质量较差,耗电量大,声光晶体必须采用冷却处理,实际工程应用中将增加设备量。二元光学是光学技术中的一个新兴的重要分支,它是建立在衍射理论、计算机辅助设计和细微加工技术基础上的光学领域的前沿学科之一。利用二元光学可制造出微透镜阵列灵巧扫描器。一般这种扫描器由一对间距只有几微米的微透镜阵列组成,一组为正透镜,另一组为负透镜,准直光经过正透镜后开始聚焦,然后经过负透镜后变为准直光。当正负透镜阵列横向相对运动时,准直光方向就会发生偏转。这种透镜阵列只需要很小的相对移动输出光束就会产生很大的偏转,透镜阵列越小,达到相同的偏转所需的相对移动就越小。因此,这种扫描器的扫描速率能达到很高。二元光学扫描器的缺点是扫描角度较小(几度),透过率低,当前工程应用中还不够成熟。,激光雷达发射机光源的选择土要有半导体激光器、半导体泵浦的固体激光器和气体激光器等。半导体激光器是以直接带隙半导体材料构成的Pn结或Pin结为工作物质的一种小型化激光器。半导体激光器工作物质有几十种,当前已制成激光器的半导体材料有***化镓(GaAs)、***化铟(InAs)、锑化钢(InSb)、硫化镉(Cds)、碲化镉(cdTe)、硒化铅(PbSe)、碲化铅(PbTe)等。半导体激光器的激励方式主要有电注入式、光泵式和高能电子束激励式。绝大多数半导体激光器的激励方式是电注入,即给Pn结加正向电压,以使在结平面区域产生受激发射,也就是说是个正向偏置的二极管,因此半导体激光器又称为半导体激光器_极管。自世界上第一只半导体激光器在1962年问世以来,经过几十年来的研究,半导体激光器得到了惊人的发展,它的波长从红外到蓝绿光,覆盖范围逐渐扩大,各项性能参数不断提高,输出功率由几毫瓦提高到千瓦级(阵列器件)。在某些重要的应用领域,过去常见的其它激光器已逐渐为半导体激光器所取代。半导体泵浦固体激光器综合了半导体激光器与固体激光器的优点,具有体积小、重量轻、量子效率高的特点。经过泵浦激光T作物质,输出光束质量好、时间相干性和空间相干性好的泵浦光,摒弃了半导体激光器光束质量差、模式特性荠的缺点,与氙灯泵浦同体激光器相比具有泵浦效率高、T作寿命长、稳定可靠的优点。激光工作物质能够选择钕(Nd)、铥(Tm)、钬(Ho)、铒(Er)、镱(Yb)、锂(Li)、铬(Cr)等,~。当前,半导体泵浦固体激光器的许多工程应用问题已经得到解决,是应用前景最好、发展最快的一种激光器。气体激光器是当前种类较多、输出激光波长最丰富、应用最广的一种激光器。其特点是激光输出波长范围较宽;气体的光学均匀性较好,因此输出的光束质量好,其单***、相干性和光束稳定性好。