激光雷达的研究最早是从军事应用中开始的，其中一个重要应用是目标识别。主动成像激光雷达系统可以直接获得目标的轮廓和位置信息(即强度像和距离像)，可以很容易地识别目标。分为扫描成像激光雷达和非扫描成像激光雷达两种。在军事、航空航天、工业和医学等领域有广泛的应用。

成像技术

(2)采用面阵探测器，每次探测所有像素一般来说，成像激光雷达存在着高成像速率和高分辨率(高像素数)的矛盾，即不可能使成像分辨率达到很高的同时，还使成像速率也达到很高。这种矛盾对采用单元探测器的激光雷达尤为突出。因此，必须折衷考虑两者的关系。

在成像像素数要求很高而成像速率要求不很高的情况下，可采用这种技术。通过控制发射激光，使发射光能同时覆盖整个目标，然后用一个二维阵列探测器接收回波信号。这种方法一般需要对发射光进行调制，对接收信号进行解调，才能测量到距离信息。

这种技术的优点是不需要扫描器，缺点是要求激光器发射功率要足够大，无法采用高灵敏度的APD探测器。

(3)采用阵列探测器，每次探测几个像素这种技术可以作为上述两种技术的折衷。将发射光分为x束，同时照射目标上x点。从x点反射回的信号投射到对应的x元探测上，通过处理可得到x个像素数的距离信息和强度信息。通过扫描器扫描，直到探测到所要求的像素数时，成像显示。

这种技术较为新颖，比较有发展潜力，难度也较大。目前这项研究才刚刚起步，用于这项研究的高灵敏度阵列APD探测器线列维数可达32维，面阵APD可达8×8。将一束光分为几束光同时照射目标，用相同维数的探测器探测对应的回波信号，就可以实现高速高分辨率成像。这项研究难度较大，对扫描器的要求较高，信号的探测也较为困难。
以上是三种不同的成像技术，必须根据实际要求来选择不同的方法。

单元技术--发射机

二极管激光器

单个二极管激光器的输出功率很小，将多个二极管“堆积”便可产生较高功率的激光输出，但是此时激光器的输出光斑并不是圆形光斑，而是一个如10°×30°的光椎。必须很好地对输出激光进行准直而不损失能量。二极管激光器的输出激光是一个比较宽的光源，需要一个长焦距的透镜准直，将其压缩成一个窄光束。
通过增加二极管激光器电源的工作电流，可以增大激光器的输出功率。但增大工作电流，就会增大损害激光器的几率，减小激光器的工作寿命，或者直接损坏激光器。

二极管泵浦固体激光器

目前闪光灯泵浦的固体激光器的脉冲峰值功率最大可达到12，500kW，这要远远大于二极管泵浦固体激光器的输出功率。脉冲宽度很窄，脉冲重复频率在90Hz时的脉宽可达到6ns。激光器的体积和电源也都很小。

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、计算机辅助设计和微细加工技术基础上的光学领域的前沿学科之一。利用二元光学技术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会聚，然后通过负透镜后又变为准直光。当正透镜阵列和负透镜阵列横向有相对移动时，准直光的方向就会发生变化。若两个微透镜阵列在水平方向发生相对移动，则输出光就会有水平方向发生偏转。透镜阵列之间有很小的相对移动，就会产生几度的光束偏转，透镜阵列越小，要求的相对移动也就越小。由于这种微透镜阵列的重量很小，产生光束偏转所需的移动也很小，因此，二元光学扫描器的扫描速度可以达到很高(>1kHz)；扫描图样可以通过编程任意改变；扫描器体积小；可以很容易将一束光分成多束光。二元光学扫描器有两个主要缺点，即扫描角度较小(几度)；透过率较低，若要增大透过率，则价格就会很高。

成像激光雷达由于具有极高的角度分辨率和距离分辨率，可以同时成目标的强度像和距离像，还可以成高分辨率的三维图像，所以很适合于在军事上发展智能武器。在军事中的应用很广，如小型灵巧炸弹和巡航导弹的精确制导；巡航导弹的地形跟随和障碍物回避、导弹下视测高；直升机避障；飞行器导航；水下鱼雷探测和识别；战场中敌我识别；目标跟踪；目标瞄准；导弹防御等。

二极管泵浦固体激光技术大大推动了成像激光雷达技术的发展。随着高效率、高重复频率、高输出功率的二极管泵浦固体激光器技术日益成熟，采用二极管泵浦固体激光器的成像激光雷达体积更小、价格更低、商业价值更高。

二极管泵浦固体成像激光雷达在工业中的应用越来越广泛，潜在的应用如机器人视觉；智能高速公路；障碍物回避；产品缺陷检测；产品分类等。 

来源：深圳东裕光大

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