Nd：YAG激光测距仪的发展趋势

钟昊鸣

摘要：Nd：YAG激光测距技术广泛应用于军事和民用领域。与其他测距方法相比，Nd：YAG激光测距技术具有突出的优势。所以，本篇主要围绕着Nd：YAG激光测距仪的基本原理、最常用的激光测距方式等方面展开了介绍，并对Nd：YAG激光测距仪的发展趋势进行讨论，希望能为相关人员提供更多的有效信息。

关键词：Nd：YAG激光测距仪;发展趋势

1 Nd：YAG激光测距技术的发展状况

随着激光科学技术的不断发展与提高，Nd：YAG激光测距技术也获得了很好的发展。尤其是在近年来，随着一零五导体泵浦激光测距技术的飞速发展，激光测距技术逐渐走向了小型化、集成化的新时代，与测距机相关的集成电路和芯片技术也在日趋完善。因此我国激光测距仪的研制技术已经相当成熟，下一阶段主要发展方向将是让其具有更小的尺寸、更好的可靠性、更快的速度和更高的精度。

2 Nd：YAG激光测距的优势

和其它的一些实时测距技术比较， 激光测距有很多优势，其中较为突出的有以下三点：

2.1瞬时输出峰值功率高

Nd：YAG激光具有较大的瞬时输出峰值功率。当激光照射远距离目标时，仍能以足够的强度反射激光回波信号。在输入功率相同的条件下，传统的相位激光测距仪所测的目标距离远远小于Nd：YAG激光测距仪测量的距离。

2.2速率快、适应性好

Nd：YAG激光器的测距速度很快。虽然测距时只能通过接收回波信息来完成手动定时，但在实际工作测量中，Nd：YAG激光器实时测距方法所需要的测量时间通常很短，而激光相位测距方法则需要测量连续激光回波信号与参考信息间的相位差。所以在实际测量过程中，相位测距方法不仅对电路的准确度有很高的要求，也有较高的稳定性要求。此外，相位测距法基本上应用于固定目标上，而针对于某些运动目标，激光相位测距法并不能很好地达到测距要求。

2.3隐蔽性和安全性良好

Nd：YAG激光测距的隐蔽性和安全性都很高，因此一般不需要合作目标。激光相位测距通常要求在被测目标上设置专门用来反射激光信号的装置，以便提高目标上回波信号的输出功率。但由于Nd：YAG激光测距有很高的瞬时功率，所以不要求在目标上安装用于反射激光信息的设备，而这个特点在许多的实际应用环境下都是十分关键的，尤其是在军工应用中。此外，Nd：YAG 激光测距方式因为是用激光瞬时发送，使得它的实际测距运行频率也较高。

3 Nd：YAG激光测距的原理

Nd：YAG 激光测距仪基本原理是：

首先，我们将激光测距仪对齐所要测目标，然后开启供电系统， 激光器释放出一条纳秒量级的激光输出信号.该信号通过设置在激光器前端的光学传感发射系统形成光柱。同时，我们可以利用光学半透明和半反射镜将部分透射激光接收到入射光学系统中。该光柱成为我们的激光测距仪的初始光信号，初始激光信息通过特定的光束滤波器进入光电传感器。

通常情况下，pin管或APD用于检测激光信号。在光电探测器中，光信息被转换成电信号。电信号在信息放大集成电路中展开后，经整数信息滤波，达到阈值比较器，如果电压信息足够强大，芯片完成计数，同时激光发送至目标的回波信息被电磁波检测距离仪的光学系统所接收，并通过滤光片达到光电感应器，从而变成电信号，然后被释放整形滤波，再经过阔值比较器，之后激发计数晶片，计数晶片停止计算时间。这时所获得的自动定时个数也就是整个激光束所通过的飞行时刻，最后通过此时刻间隔就能够计算出整个激光测距的具体距离。

4 Nd：YAG激光测距仪应用及发展趋势

4.1人眼安全

4.1.1 CO2激光測距仪

CO2激光测距仪为了保护人眼健康，发射10.6μm波段的激光。主要有以下优点：

首先，CO2激光测距仪在烟雾中具有良好的传输性。

其次，CO2激光测距仪的波长与8-12μm热像仪工作时的波长处于同一波段，因此相比于其他 测距机，CO2激光测距仪的兼容性更佳。

当然，CO2激光测距仪仍然存在一些不足，比如该仪器在工作时会产生部分水蒸气，而水蒸气对CO2激光的吸收率较大，使目标反照率低，影响其功效。此外，CO2激光测距仪的生产成本较高、体积和重量都较大，不适合手持。

4.1.2饵玻璃激光测距仪

饵玻璃激光测距仪的主要技术优势有：在1.54μm波段的激光，对于人眼的可靠性要求较高：例如可以作为普通光学研究材料的透镜、棱镜、视窗、分束镜等等，但一般的偏振镜、Q开关以及镀膜则较难以使用。主要问题有高阈值、低效能，但一般都无法以较高的重复频率工作。目前还没有理想的被动染料Q开关电源，也因此出现了不少问题。而这些较新型的激光测距仪由于其结构简单、成本低，更适合于手持应用。发展为减少阈值，提高工作效率，研发合适的被动染料Q开关电源。

4.1.3拉曼频移Nd：YAG激光测距仪

该测距机通过拉曼光谱的频移技术，将Nd：YAG激光技术仪器移到了一点五四μM波段的激光技术下，在1.06μm波段的激光技术下，眼睛更加舒适。主要优点是：利用已有的Nd：YAG激光技术仪器、无源染料Q开关等，光学元件中的拉曼频率偏移激光脉冲的长度，要比Nd：YAG泵浦激光脉冲的长度窄。

然而，其主要缺陷是：受激拉曼散射会形成另一种非线性效应，这大大降低了拉曼变换的影响;在高聚焦光学系统中，必须充分考虑高压拉曼气体介质的泄漏和拉曼窗口的损伤。

5结语

Nd：YAG激光有方向性强、高亮度、单色性好等优点，且检测准确度很高。另外，由于激光测距仪体积小，装置调整简单，因此在科学技术、生产建设和军事应用中具有重要作用。由于激光器本身、电子电路和运算晶片技术发展并且单片机控制技术和集成化光学应用的迅速蓬勃发展， 激光测距仪正向着数字化、自动化、和紧凑型化的趋势发展，就这样极大地提高了Nd：YAG激光测距仪的精度，也大大提高了测量速度，同时增强了Nd：YAG激光测距仪的稳定性。

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