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激光雷达用光源和光纤放大器 上海瀚宇光纤通信技术有限公司 上海科乃特激光科技有限公司 目录 • 激光雷达的概念和应用 • Connet脉冲激光光源 • Connet单频光纤激光器 • Connet光纤放大器 激光雷达LIDAR • 激光雷达的基本概念 • 激光工作模式 • 测距雷达（Time of Flight ：TOF)和相干多普 勒雷达（Coherent Doppler LIDAR：CDL ） • 激光雷达对光源的要求 • 光源的参数和LIDAR参数的对应关系 LIDAR的基本概念 • 激光雷达是以发射激光束探测目标的 位置、速度等特征量的雷达系统。从 工作原理上讲，与微波雷达没有根本 的区别：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、甚至形状等参数信息。 • LIDAR （Light Detection and Ranging) 或者叫LADAR （Laser Detection and Ranging)激光探测和测距系统的简称。 LIDAR的基本概念 • Time of Flight (TOF)光的飞行时间测距雷 达 • 多普勒频移测速 • 去极化（Depolarization)宏观成分 • 差分吸收化学成分 激光器工作模式 • 脉冲激光器  大部分LIDAR系统采用脉冲工作，尤其是测距的激光雷达。  雷达的发射机发出激光脉冲，通过光学系统望远镜照射目标， 类似的光学系统“接收”测试目标的散射光，通过光电探测器 转换成电信号处理。  测试目标的距离通过激光发射到接收的时间和光速的关系来确 定。  Time of Flight: TOF • 连续激光器  激光器发射连续的激光，通过对激光的相位调制，或者依赖多 普勒频移效应。  发射端激光（本振光）和“接收”光的相位差和目标移动速度 有直接的比例关系 TOF测距雷达-非相干LIDAR • 距离（Z ）= 光速(c) x 时间T/2 • 通常使用非相干光源 相干多普勒雷达-CDL • 速度V=波长x 频移f /2 D • 激光器光谱线宽通常小于10MHz长相干 长度 LIDAR对激光光源的要求（1） • 非相干测距雷达  激光波长理论上任何波长都可以使用；需要选择大气吸收低， 目标反射度高的波长。人眼安全波长越来越受到重视。  输出功率越高越好，但是要考虑到其它性能参数。  波长的稳定性和准确度要求不高，但是稳定的波长有助于通 过对噪声的滤波提高系统的信噪比。  激光器的相干长度无要求，最好非相干  激光器的光谱线宽无要求  相对强度噪声（RIN）不是很重要  抗震性能通常不是很重要  工作温度范围很重要，例如机载雷达  可靠性重要  成本较低 LIDAR对激光光源的要求（2 ） • 相干多普勒雷达-CDL  激光波长理论上任何波长都可以使用；需要选择大气吸收低， 目标反射度高的波长。人眼安全波长越来越受到重视。  输出功率越高越好，但是要考虑到其它性能参数。  波长的稳定性和准确度非常重要  激光器的相干长度相干长度必须要大于等于工作距离！  激光器的光谱线宽必须很窄  相对强度噪声（RIN）非常重要，决定了系统的灵敏度，RIN 越低，系统的灵敏度越高！  抗震性能非常重要，尤其是恶劣工作环境  工作温度范围很重要，例如机载雷达  可靠性重要  成本较高 LIDAR系统激光器的参数定义 单脉冲能量 一个脉冲所包含的能量，用字母E表示，单位焦耳（J ）。单脉冲能量 (J)=脉冲平均功率（W ）/脉冲重复频率（sec-1), 通常为uJ到mJ量级。 脉冲重复频率 每秒发射的脉冲数量，用PRF或者f表示，单位为赫兹（Hz), 千赫兹 （kHz). 通常雷达系统的的脉冲重复频率为几十