激光发射器(激光发射器和激光接收器)

激光技术的核心部件：发射器、接收器的奥秘与应用

一、激光发射器的奥秘

激光发射器是激光技术的核心部件之一，其工作原理是通过激发增益介质产生粒子数反转，受激辐射的光子在谐振腔内反射放大，最终输出高亮度、单色性强的激光束。其核心部件包括泵浦源、增益介质和谐振腔。

根据使用的增益介质不同，激光发射器可以分为固体激光器、气体激光器和半导体激光器等多种类型。其中，固体激光器如Nd:YAG具有稳定性高的特点，广泛应用于医疗和工业加工领域；气体激光器如CO₂激光器则以其高功率适用于切割和焊接；而半导体激光器如激光二极管则因其体积小、重量轻的特点广泛应用于通信和打印领域。近年来飞秒激光器也逐渐受到关注，如海目星的长波红外激光器在高端医疗领域的应用。

激光发射器的性能取决于多个技术参数，如峰值功率、脉冲宽度和发散角等。这些参数直接影响到激光器的性能和应用范围。例如，脉冲式激光器可以通过控制脉冲参数来适应不同的应用需求。

二、激光接收器的原理与应用

激光接收器是激光技术的另一重要部件，其主要作用是将激光信号转换为电信号。其工作原理基于光电效应，核心部件包括光电探测器（如APD、SPAD）和信号处理电路。通过光电探测器将激光信号转换为电信号，然后通过信号处理电路进行放大和编码，最终还原出原始信息。为了排除环境光的干扰，激光接收器还配备了滤波装置。

目前，常用的光电探测器包括APD（雪崩光电二极管）、SPAD（单光子雪崩二极管）和SiPM（硅光电倍增管）等。APD适用于中等灵敏度场景，SPAD则可探测单个光子，适用于高灵敏度场景。而SiPM则是由SPAD阵列构成，具有更高的探测效率。

三、激光技术的联合应用

激光发射器和接收器在多个领域都有广泛的应用。例如，在激光雷达中，发射器和接收器协同工作，通过TOF（飞行时间）或相干探测法测量距离，广泛应用于自动驾驶和环境监测等领域。激光对射探测器在安防系统中也有广泛应用，例如通过发射-接收光路中断来触发报警。激光扫描仪通过发射-接收时间差获取物体三维坐标，用于建筑测绘等领域。

四、技术趋势与展望

随着科技的不断发展，激光技术也在不断进步。目前，国产替代成为显著的趋势，尤其是激光雷达产业链中的发射器和探测器国产化空间显著。集成化也成为提升激光雷达寿命和精度的关键技术之一。光磁融合等新技术也在不断提升激光雷达的性能。未来，随着技术的不断进步和应用领域的拓展，激光技术将在更多领域发挥重要作用。