Nd：YAG激光測距儀的發展趨勢

鐘昊鳴

摘要：Nd：YAG激光測距技術廣泛應用于軍事和民用領域。與其他測距方法相比，Nd：YAG激光測距技術具有突出的優勢。所以，本篇主要圍繞著Nd：YAG激光測距儀的基本原理、最常用的激光測距方式等方面展開了介紹，并對Nd：YAG激光測距儀的發展趨勢進行討論，希望能為相關人員提供更多的有效信息。

關鍵詞：Nd：YAG激光測距儀;發展趨勢

1 Nd：YAG激光測距技術的發展狀況

隨著激光科學技術的不斷發展與提高，Nd：YAG激光測距技術也獲得了很好的發展。尤其是在近年來，隨著一零五導體泵浦激光測距技術的飛速發展，激光測距技術逐漸走向了小型化、集成化的新時代，與測距機相關的集成電路和芯片技術也在日趨完善。因此我國激光測距儀的研制技術已經相當成熟，下一階段主要發展方向將是讓其具有更小的尺寸、更好的可靠性、更快的速度和更高的精度。

2 Nd：YAG激光測距的優勢

和其它的一些實時測距技術比較， 激光測距有很多優勢，其中較為突出的有以下三點：

2.1瞬時輸出峰值功率高

Nd：YAG激光具有較大的瞬時輸出峰值功率。當激光照射遠距離目標時，仍能以足夠的強度反射激光回波信號。在輸入功率相同的條件下，傳統的相位激光測距儀所測的目標距離遠遠小于Nd：YAG激光測距儀測量的距離。

2.2速率快、適應性好

Nd：YAG激光器的測距速度很快。雖然測距時只能通過接收回波信息來完成手動定時，但在實際工作測量中，Nd：YAG激光器實時測距方法所需要的測量時間通常很短，而激光相位測距方法則需要測量連續激光回波信號與參考信息間的相位差。所以在實際測量過程中，相位測距方法不僅對電路的準確度有很高的要求，也有較高的穩定性要求。此外，相位測距法基本上應用于固定目標上，而針對于某些運動目標，激光相位測距法并不能很好地達到測距要求。

2.3隱蔽性和安全性良好

Nd：YAG激光測距的隱蔽性和安全性都很高，因此一般不需要合作目標。激光相位測距通常要求在被測目標上設置專門用來反射激光信號的裝置，以便提高目標上回波信號的輸出功率。但由于Nd：YAG激光測距有很高的瞬時功率，所以不要求在目標上安裝用于反射激光信息的設備，而這個特點在許多的實際應用環境下都是十分關鍵的，尤其是在軍工應用中。此外，Nd：YAG 激光測距方式因為是用激光瞬時發送，使得它的實際測距運行頻率也較高。

3 Nd：YAG激光測距的原理

Nd：YAG 激光測距儀基本原理是：

首先，我們將激光測距儀對齊所要測目標，然后開啟供電系統， 激光器釋放出一條納秒量級的激光輸出信號.該信號通過設置在激光器前端的光學傳感發射系統形成光柱。同時，我們可以利用光學半透明和半反射鏡將部分透射激光接收到入射光學系統中。該光柱成為我們的激光測距儀的初始光信號，初始激光信息通過特定的光束濾波器進入光電傳感器。

通常情況下，pin管或APD用于檢測激光信號。在光電探測器中，光信息被轉換成電信號。電信號在信息放大集成電路中展開后，經整數信息濾波，達到閾值比較器，如果電壓信息足夠強大，芯片完成計數，同時激光發送至目標的回波信息被電磁波檢測距離儀的光學系統所接收，并通過濾光片達到光電感應器，從而變成電信號，然后被釋放整形濾波，再經過闊值比較器，之后激發計數晶片，計數晶片停止計算時間。這時所獲得的自動定時個數也就是整個激光束所通過的飛行時刻，最后通過此時刻間隔就能夠計算出整個激光測距的具體距離。

4 Nd：YAG激光測距儀應用及發展趨勢

4.1人眼安全

4.1.1 CO2激光測距儀

CO2激光測距儀為了保護人眼健康，發射10.6μm波段的激光。主要有以下優點：

首先，CO2激光測距儀在煙霧中具有良好的傳輸性。

其次，CO2激光測距儀的波長與8-12μm熱像儀工作時的波長處于同一波段，因此相比于其他 測距機，CO2激光測距儀的兼容性更佳。

當然，CO2激光測距儀仍然存在一些不足，比如該儀器在工作時會產生部分水蒸氣，而水蒸氣對CO2激光的吸收率較大，使目標反照率低，影響其功效。此外，CO2激光測距儀的生產成本較高、體積和重量都較大，不適合手持。

4.1.2餌玻璃激光測距儀

餌玻璃激光測距儀的主要技術優勢有：在1.54μm波段的激光，對于人眼的可靠性要求較高：例如可以作為普通光學研究材料的透鏡、棱鏡、視窗、分束鏡等等，但一般的偏振鏡、Q開關以及鍍膜則較難以使用。主要問題有高閾值、低效能，但一般都無法以較高的重復頻率工作。目前還沒有理想的被動染料Q開關電源，也因此出現了不少問題。而這些較新型的激光測距儀由于其結構簡單、成本低，更適合于手持應用。發展為減少閾值，提高工作效率，研發合適的被動染料Q開關電源。

4.1.3拉曼頻移Nd：YAG激光測距儀

該測距機通過拉曼光譜的頻移技術，將Nd：YAG激光技術儀器移到了一點五四μM波段的激光技術下，在1.06μm波段的激光技術下，眼睛更加舒適。主要優點是：利用已有的Nd：YAG激光技術儀器、無源染料Q開關等，光學元件中的拉曼頻率偏移激光脈沖的長度，要比Nd：YAG泵浦激光脈沖的長度窄。

然而，其主要缺陷是：受激拉曼散射會形成另一種非線性效應，這大大降低了拉曼變換的影響;在高聚焦光學系統中，必須充分考慮高壓拉曼氣體介質的泄漏和拉曼窗口的損傷。

5結語

Nd：YAG激光有方向性強、高亮度、單色性好等優點，且檢測準確度很高。另外，由于激光測距儀體積小，裝置調整簡單，因此在科學技術、生產建設和軍事應用中具有重要作用。由于激光器本身、電子電路和運算晶片技術發展并且單片機控制技術和集成化光學應用的迅速蓬勃發展， 激光測距儀正向著數字化、自動化、和緊湊型化的趨勢發展，就這樣極大地提高了Nd：YAG激光測距儀的精度，也大大提高了測量速度，同時增強了Nd：YAG激光測距儀的穩定性。

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