助力激光雷达发展前景（助力激光雷达发展现状）

激光雷达是一种新兴的传感硬件，以其强大的三维传感能力被越来越多的行业所熟知。近两年，随着无人驾驶、遥感测绘、测距、测风等新技术的快速发展，激光雷达作为环境传感传感器越来越受到业界的关注，展现出巨大的市场前景！

激光雷达一般由激光器、激光发射器、激光接收器、计算机处理等模块组成。它使用脉冲激光作为信号源，并将其与激光接收器接收到的信号进行比较。它利用相位、频率、偏振和幅度等参数，通过计算机处理获得我们想要的信息。

激光光源是激光雷达的核心器件，相当一部分激光雷达采用905nm半导体光源。这种光源的优点是成本低、相对成熟、最终产品的尺寸相对较小。但抗干扰能力弱、探测距离短、对雨雾穿透力不足。最重要的一点是905nm激光是人眼看不见的。存在相当大的安全风险。

与905nm半导体激光器相比，1550nm光纤激光器具有光束质量好、峰值功率高、探测距离远、人眼安全等优点，已逐渐成为未来无人驾驶、车辆安全预警、测距、测风等重要技术解决方案之一。

武汉长进激光技术有限公司基于20年特种光纤培育经验，专门推出了单掺铒光纤、铒镱共掺光纤等系列光纤。用于1550nm光纤激光雷达的掺铒光纤、铒镱共掺保偏光纤。

特别是激光雷达用铒、镱共掺保偏光纤的进口受到限制。作为国内首家推出铒镱共掺保偏光纤的企业，长进激光旨在突破国外封锁，保障我国激光雷达产业快速发展。

据悉，上述光纤指标已达到同类进口产品水平，部分参数指标超过进口产品。产品一经推出，就得到了客户的广泛认可。

激光雷达的应用

激光测距

激光测距一般采用脉冲激光器作为光源。1550nm脉冲激光器具有激光发散角小、脉冲能量高、人眼安全等优点，使其成为激光测距的理想光源。

脉冲激光测距的基本原理是激光器发出激光脉冲，遇到障碍物后反射回来，被接收系统接收并处理。通过激光发射信号与反射信号之间的时间差可以计算出目标距离。激光测距多应用于电力、建筑、地质、消防、铁路、农业、林业、军事等领域。

1550nm光纤激光器具有体积小、转换效率高、光束质量好等优点。常用的增益介质是铒光纤和铒镱共掺光纤。通过980nm泵浦和单模铒光纤实现一级放大。采用940nm泵浦和双包层铒镱共掺光纤完成二级放大。如图1所示。

图nm脉冲光纤激光器示意图

车载激光雷达

近年来，自动驾驶的概念被越来越频繁地提及，自动驾驶技术也在快速发展。车载激光雷达被认为是L3级及以上自动驾驶的必备传感器。它主要利用激光的飞行时间来确定到障碍物的距离。同时，它利用激光束测量障碍物轮廓与汽车的相对距离，然后将这些信息绘制成周围环境的高精度3D地图，从而保证无人驾驶。安全。

图2车载激光雷达应用

目前，激光雷达制造商主要使用波长为905nm和1550nm的激光发射器。波长1550nm的光不易在人眼液中传输，这意味着使用波长1550nm的激光的激光雷达的功率可以相当高，而不会造成视网膜损伤。

更高的功率意味着更长的探测距离，更长的波长意味着更容易穿透灰尘和雾霾。因此，1550nm激光雷达日益成为车载激光雷达的重要技术方案。

尽管有业内人士认为1550nm激光器成本居高不下，但他们可以通过自身的研发能力和供应链能力降低1550nm激光雷达的整体成本，从而为客户提供高性价比的激光雷达产品。

测风激光雷达

随着国家对环境的高度重视，风电作为新能源逐渐成为国家战略性新兴产业，风电装机容量持续增长。据相关研究显示，到2030年左右，风力发电总量占总发电量的比重将达到26%。然而，由于风能在自然界中是一种不可控的资源，如何充分利用风资源就显得尤为重要。

由于山顶和沿海风力资源非常丰富，而风力发电机叶片又大又重，重达20吨左右，因此风力发电机的建造难度相当大。在极端气候下，如果叶片不能根据风向实时调整方向，可能会导致叶片和机组损坏，造成重大经济损失。通过安装测风激光雷达，实时监测风向，及时调整叶片方向，可以有效保证风力发电机的安全使用，提高发电效率。

相干多普勒测风激光雷达作为一种新型移动式测风雷达，具有测量精度高、时空分辨率高、探测范围广、响应速度快等优点，已成为测风雷达的主流解决方案。多普勒测风激光雷达利用光的多普勒效应，通过测量激光束在大气环境中发射的回波信号的多普勒频移来演示风速的分布。

多普勒测风激光雷达有两种检测方式，即相干检测和非相干检测。相干检测测量返回光信号和发射激光信号之间的差频信号，而非相干检测测量返回信号和发射激光信号的能量变化。相干检测不易受环境影响，具有灵敏度高、易于设备集成等优点。它广泛应用于商业测风激光雷达系统。

1.5m保偏光纤激光器具有人眼安全、探测距离远等优点，是相干测风雷达光源最成熟的解决方案。

图nm测风激光雷达示意图

图3是1550nm相干测风激光雷达的简单示意图。如图所示，种子激光器输出的激光经过保偏分束器将激光分成两束。

光束经过AOM调制后，经过掺铒光纤放大器预放大，然后经过铒镱共掺光纤放大器放大，以增加脉冲激光的能量，然后通过激光循环器，通过望远镜聚焦在目标位置。聚焦的激光束随大气中的气溶胶颗粒发生散射，部分反向散射能量通过望远镜耦合到循环器。

保偏分束器分出的另一束激光作为本振光，循环器接收到的激光经过单模保偏耦合器进入平衡探测器进行混频。混合信号经过低通滤波和放大。由模拟采集卡采集并存储，最后由计算机完成处理工作。整个系统使用的光纤和光纤无源器件均为保偏光器件，因为保偏器件可以最大限度地减少由于回波激光与本振光偏振态不匹配而产生的噪声，并改善信号光和本振光。相干效率，最终提高系统信噪比，从而实现精确测量。

铒镱共掺光纤的研究现状

铒光纤和铒镱共掺光纤是1550nm激光雷达光源的核心增益材料。由于制造难度极大，其核心生产技术和工艺一直被国外光纤企业垄断。

长期以来，国内相关激光雷达企业高价采购国外铒、镱光纤，进行相关激光雷达的研发和生产，严重制约了我国激光雷达产业的发展。

特别是在当前国际形势下，国外不断加强对国内的技术封锁。测风激光雷达光源的核心增益材料受到限制进口，采购越来越困难。未来可能会面临无法购买的情况。这就限制了我国激光雷达产业向国外的发展，整个产业链处于非常被动的局面。

长进激光通过20多年的技术积累和创新研发，成功研发出铒镱共掺光纤、保偏掺铒光纤、保偏铒镱共掺光纤。其中铒镱共掺光纤于2017年发布，出货量达到100公里，光纤性能和一致性达到进口光纤水平，客户满意度高。特别是国外战略限制出口的25/300系列大芯径铒镱保偏光纤研发成功。其光纤规格和性能已达到国外知名光纤水平，客户评价极高。

长进激光自主研发的6/125掺铒光纤和10/125双包层铒镱共掺光纤已成功应用于1550nm脉冲光纤激光器。图4显示了铒和镱共掺光纤的光纤横截面和斜率效率。

图4铒镱共掺光纤截面图及其光效率

长进激光10/128铒镱共掺保偏光纤的截面和斜率效率如下图所示：

图510/128保偏铒镱共掺光纤截面图及其光效率

长进激光25/300保偏铒镱共掺光纤的截面和斜率效率如下图所示：

图625/300铒镱共掺保偏光纤截面图及其斜率效率

随着激光雷达技术的发展，铒、镱共掺光纤的使用将越来越广泛。长进激光一定会顺应市场需求，持续投入铒镱共掺光纤，为国内激光雷达等行业的发展提供利好。技术支援。

2021年9月16日至18日，第二十三届中国国际光电博览会将在深圳国际会展中心盛大举办。一年一度的深圳光博会汇聚了众多通信、激光、光电行业相关企业参展。呈现逐年扩大趋势。作为国内知名光纤制造商，长进激光将在展会上展示最新的光纤产品及其光纤研发成果。欢迎各行业相关人士前来洽谈。