谈谈激光雷达的波长

一 电磁波谱和波长
无论是光还是窄波，广义上都是电磁波，传播速度是光速，但频率不同。无线电、微波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线。

以太阳辐射为例，太阳辐射主要集中在可见光部分(0.4～0.76μm），波长大于可见光的红外线（>0.76μm）和小于可见光的紫外线（<0.4μm）的部分少。波长为0.15～4μm它们占99%以上，主要分布在可见光区和红紫外线区。可见光区约占太阳辐射总能量的50%，红外区约占43%。紫外线区的太阳辐射能量很少，只占总能量的7%左右。

二 可见光
可见光是人眼在电磁波谱中能感知到的部分，可见光谱没有准确的范围；普通人眼睛能感知到的电磁波波长为400~760nm但也有人能感觉到波长在380~780左右nm电磁波之间。

不同波长的可见光及其相应的颜色如下

红 770～622nm

橙 622～597nm

黄 597～577nm

绿 577～492nm

蓝、靛 492～455nm

紫 455～350nm

三 红外光
红外线是微波和可见光之间频率的电磁波，波长为1mm至750nm之间，频率低于红光的非可见光。一般分为以下三种类型

近红外线（Near Infra-red， NIR）：2.5μm ~ 0.7μm

中红外线（Middle Infra-red， MIR）：25μm ~ 2.5μm

远红外线（Far Infra-red， FIR）：500μm ~ 25μm

四 可见激光
激光是继核能、计算机和半导体之后，20世纪以来人类的又一重大发明，被称为最快的刀、最准确的尺子和最亮的光。英文名Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation，意思是通过受激辐射光扩大。激光的英文全名完全表达了激光制造的主要过程。激光的原理早在 著名的犹太物理学家爱因斯坦于1916年发现。

原子受激辐射的光，故名“激光”：原子中的电子吸收能量后从低能级跃迁到高能级，再从高能级回落到低能级的时候，所释放的能量以光子的形式放出。被引诱（激发）出来的光子束（激光），其中的光子光学特性高度一致。因此激光相比普通光源单色性、方向性好，亮度更高。

从上述描述可以看出，激光的特性不是其波段，而是产生激光的形式——受激辐射的扩展。因此，激光可以存在于多个波谱中，不同波段的激光产生方式也不同。

以激光为例，一般见于激光水平仪(绿光)、激光笔、激光测距仪(红光)。

早期激光笔波长为633纳米（nm）的氦氖（HeNe）气体激光通常用于产生不超过1的能量mW的激光束。最便宜的激光笔使用波长接近670/650nm深红色激光二极管。波长为635nm红橙二极管，这种波长更容易被人眼识别。还有其他颜色的激光笔，最常见的波长是532nm的绿光。

红外测距仪是指激光红外测距仪，即激光测距仪。

五 近红外激光雷达
与可见激光相比，波长较长的近红外激光具有更好的穿透性，不易受到阳光的影响，因此更多地应用于远程激光雷达。常见的波长为850nm，905nm和1550nm.

850nm激光雷达通常用于近距离。由于红暴容易发生，红暴是由于发射的红外线含有可见光。波长超过700nm光叫红外线，9000nm上述红外线基本无红暴，波长越短，红暴越强，红外感应越高。TF02激光雷达是单点测距激光雷达，量程可达22m,在室外强光下稳定工作。

传统激光雷达905nm波长接近红外激光，波长激光设备相对成熟，成本低，但考虑到人眼安全要求，激光功率明显有限，阳光接近红外背景光较多，传感器信噪比物理有限，最大探测距离约150米。nm产品有velodyne、速腾聚创、镭神等。

激光器用于激光雷达的边发射，最常用InGaAs/GaAs脉冲激光二极管(PLD, Pulsed laser diode)，波长以905 nm最为流行。

相较于1550 nm波长，905 nm硅在波长处吸收光子的主要优点是，硅基光电探测器通常比探测1550 nm光所需的锆镓砷(InGaAs)近红外探测器在成本和整体成熟度方面更加成熟，是大规模应用的必然选择，性价比更高。

1550 nm波长激光光源也是一些车载激光雷达产品的选择。原因是1550 nm与905相比，激光远离人眼吸收的可见光谱 nm激光, 同等功率的1550 nm激光人眼安全性提高40倍。背景光干扰问题相对较小，可实现远程检测；采用相关技术，探测器发射的激光回波响应，信噪比远高于905nm-ToF激光雷达，最大探测距离可达1000米以上，特殊场景可达数公里。

905在相同人眼安全等级的功率下 nm激光雷达很难达到2000 m高度为10 cm物体大约是1550 nm激光雷达可将检测距离提高到300 m以上。此外，1550 nm配合调频连续波(FMCW)多普勒频移不仅可以检测距离，还可以用来测量物体的速度。大气穿透能力强，人眼安全性高1550 nm激光光源的显著特性，但与905相比 nm激光雷达，1550 nm激光雷达在光源及探测器成本、体积以及供应链成熟度上还有明显的不足。

1550 nm光纤激光器一般用作激光雷达的光源， 法国是主要制造商Lumibird、此外，一些激光雷达公司使用自己的光纤激光器，如美国Luminar、激光智能等。

参考引文
红外线(微波与可见光之间的电磁波频率)_百度百科

激光笔的颜色类型和工作原理分析-电子爱好者网

可见光波长与颜色的对应关系_For better 的专栏-CSDN博客_可见光波长

激光(受激辐射放大)_百度百科

习庆新：激光雷达光源波长选择

激光雷达（LiDAR）–参数是决定激光源选择的因素——电子爱好者网

分析了四种常用车载激光雷达光源技术的优缺点_nm