3.單元技術(shù)

3.1.發(fā)射機(jī)　　

掃描和非掃描激光雷達(dá)對(duì)發(fā)射機(jī)(激光器)的要求不同。掃描激光雷達(dá)要求激光器在很短的時(shí)間內(nèi)照射目標(biāo)上的一個(gè)較小的范圍，要求激光器有較高的重復(fù)頻率。二極管泵浦固體激光器可滿足這些要求。燈泵和化學(xué)泵浦的激光器輸出激光峰值功率很高，但是脈沖重復(fù)頻率較低。閃光燈泵浦的激光器價(jià)格低，效率較低，比較適合于非掃描系統(tǒng)。

3.1.1.二極管激光器單個(gè)二極管激光器的輸出功率很小，將多個(gè)二極管“堆積”便可產(chǎn)生較高功率的激光輸出，但是此時(shí)激光器的輸出光斑并不是圓形光斑，而是一個(gè)如10°×30°的光椎。必須很好地對(duì)輸出激光進(jìn)行準(zhǔn)直而不損失能量。二極管激光器的輸出激光是一個(gè)比較寬的光源，需要一個(gè)長(zhǎng)焦距的透鏡準(zhǔn)直，將其壓縮成一個(gè)窄光束。通過增加二極管激光器電源的工作電流，可以增大激光器的輸出功率。但增大工作電流，就會(huì)增大損害激光器的幾率，減小激光器的工作壽命，或者直接損壞激光器。

3.1.2.二極管泵浦固體激光器二極管泵浦固體激光器在增加脈沖重復(fù)頻率的同時(shí)，脈沖能量會(huì)降低，而脈沖寬度會(huì)增加，會(huì)導(dǎo)致脈沖峰值功率下降。如美國(guó)相干公司的DPY501QⅡ型激光器，脈沖寬度會(huì)從低重復(fù)頻率時(shí)的30ns增加到30kHz時(shí)的80ns。而能量會(huì)從800LJ降到200LJ(30kHz時(shí))。

3.1.3.閃光燈泵浦固體激光器目前閃光燈泵浦的固體激光器的脈沖峰值功率最大可達(dá)到12，500kW，這要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于二極管泵浦固體激光器的輸出功率。脈沖寬度很窄，脈沖重復(fù)頻率在90Hz時(shí)的脈寬可達(dá)到6ns。激光器的體積和電源也都很小。

3.2.掃描系統(tǒng)

目前，可用于激光雷達(dá)的掃描器可分為三種:力學(xué)、電學(xué)和二元光學(xué)掃描器。力學(xué)掃描器如轉(zhuǎn)鏡、擺鏡、振鏡需要反射鏡轉(zhuǎn)動(dòng)或擺動(dòng)等才能達(dá)到光束偏轉(zhuǎn)的目的。

力學(xué)掃描系統(tǒng)能夠進(jìn)行大角度范圍掃描。轉(zhuǎn)鏡可以用很高的掃描速度進(jìn)行掃描，但是只能以固定的掃描圖樣掃描。需用兩個(gè)轉(zhuǎn)鏡才能組成一個(gè)二維掃描系統(tǒng)。振鏡由于慣性的影響，掃描速度不會(huì)很高。力學(xué)掃描系統(tǒng)體積較大、笨重，耗電量大。

聲光掃描系統(tǒng)掃描速度可以很高，光束可以指向掃描空間中的任一點(diǎn)。聲光掃描器不包含任何機(jī)械運(yùn)動(dòng)部分。缺點(diǎn)是，掃描角度小。一般在同幾十分之一毫弧度量級(jí)，而且光透過率低，光束質(zhì)量差，耗電量大，光學(xué)系統(tǒng)還必須冷卻處理。

液晶位相陣列也可以用于進(jìn)行光束掃描，工作方式類似于位相陣列雷達(dá)。該掃描系統(tǒng)不包含運(yùn)動(dòng)部分，可以將光束指向掃描空間中的任意點(diǎn)，掃描角度一般可達(dá)±4.5°。缺點(diǎn)是，掃描速度很慢，不能進(jìn)行連續(xù)掃描，而是將光束指向空間中的離散點(diǎn)，切換掃描方向一般需要幾毫秒。