这个在一般的硕士毕业大论文里都会论述
激光雷达探测大气的基本原理即是上述几种激光与大气相互作用的机制。激光器产生的激光束经光束准直（有的情况下需要扩束）后发射到大气中，激光在大气中传输遇到空气分子、气溶胶等成分便会发生散射、吸收等作用。散射中的小部分能量——后向散射光落入接收望远镜视场被接收。被接收到的后向散射光传输到光电探测器（通常为PMT）被转换成电信号（一般为电流信号），实现光-电转换，再经一系列的运算放大，最终被显示、记录。对于不同高度的信号，利用激光信号传输时间间隔来记录，光速c已知，便可换算成距离：。如果接收到的是回波点数，乘以系统距离分辨率即得高度。这样就获得了激光雷达P-z数据，利用激光雷达方程结合相关算法便可反演出相关大气特性，如大气垂直消光廓线、气体浓度、成分以及温度廓线等。
机载雷达是空中武器系统的重要组成部分,它的技术水平决定了军用飞机的作战性能,下面是我整理了机载侦查雷达技术论文，有兴趣的亲可以来阅读一下!
机载激光雷达测绘技术浅析
【摘 要】机载激光雷达技术通过将全球定位、惯性导航、激光、光学技术这四类先进技术集于一体运用于观测系统之中，此技术不仅成本投入低，而且使用效率极高。本文简单介绍了机载激光雷达测绘技术的理论概念及其系统构成的功能与原理，针对激光雷达测绘技术的数据处理特点展开分析，就其具体应用现状阐述了雷达测绘技术在目前的主要应用领域，展望激光雷达技术的发展趋势。
【关键词】机载激光雷达;测绘技术;全球定位;激光扫描;空间数据
1.机载激光雷达测绘技术
1.1机载激光雷达测绘技术简介
机载激光雷达技术一般是将机载激光系统安装于飞机之上，主要用于探测地面的三维坐标来生产相应的激光雷达数据影像，通过数据处理及相应软件处理生成相应地面的DEM模型、等值线图及DOM正射影像图。其中，机载激光雷达测绘技术主要是将激光、全球定位、惯性导航、光学技术集于一体运用光学遥感技术进行波段探测，从而可以有效的获取地面物体所反射能量的大小与物体反射波谱的幅度、频率与相位，针对所获取的数据进行及时的处理与定位，进而针对目标物体进行准确的测速与识别。
目前，我国主要将机载激光雷达测绘技术应用于数字城市规划、工程建筑测量、电力设计勘测选线和线路监测、灾害监测与环境监测、林业种植与规划等领域，为我国的社会发展作出了巨大贡献。
1.2机载激光雷达系统
1.2.1机载激光雷达系统的构成
机载激光雷达系统的构成部件主要包括：惯性导航系统、全球定位系统、激光扫描测距和数码成像系统等组成。
1.2.2机载激光雷达系统的功能及原理
(1)惯性导航系统，用于测量扫描装置主光轴的空间姿态参数(ω、?、κ)。
(2)基于动态相位差分技术的全球定位系统，用于确定扫描投影中心的空间位置参数(X0，Y0，Z0)。
(3)激光扫描测距系统，用于测量传感器到被探测目标的距离D;在激光雷达系统中，由发射机发出的无线电波射到空中后，一部分经物体或空气反射后，由雷达的接收系统接收，这部分反射波称为雷达信号，反映从反射无线电波的物体到雷达的距离。
(4)数码成像系统，主要用于获取目标的彩色或红外影像信息。
2.数据处理
2.1确定航迹
地面GPS基站和机载GPS的测量数据联合平差来确定飞机的飞行轨迹。
2.2激光点三维空间坐标的计算
利用随机的商用软件，对机载GPS数据、飞机姿态数据、激光测距数据进行联合平差，得到各测点的三维坐标数据，称之为“激光点云”。
2.3激光数据的噪声和异常值剔除
由于水体对激光的吸收及其他原因，使有些激光测距点无明显的回波信号以及因电路等原因产生的异常距离值，在处理激光测距的原始数据时必须先剔除噪声和异常值。
2.4激光数据滤波
目前用于机载激光扫描数据滤波的方法大部分是基于激光数据脚点的高程突变等信息进行的，主要分为形态学滤波法、移动窗口法、迭代线型最小二乘法、基于地形的坡度滤波等。
2.5激光数据拼接
在机载激光雷达系统作业时，可利用同步获得的影像信息，根据重叠区域的影像可确定航带间的系统误差。此外，为了保证DTM拼接正确，通常采用变系数加权平均法消除航带间出现的随机误差。
2.6激光数据分类输出
数据分类处理完毕后，一些不必要的数据被剔除，数据量将减小，可以以ASCII或二进制形式输出。
2.7坐标转换
利用POS动态定位所提供的定位结果属于WGS-84坐标系，而我们所需要的空三加密结果应属于国家规定的另一套坐标系或地方坐标系，因此必须解决动态定位结果的坐标转换问题，利用地面基站坐标和坐标系间的转换参数进行转换，一般采用GPS基线向量网的约束平差。GPS所提供的是以椭球面为基准的大地高程，必须转换为以大地水准面为基准的正常高，可通过测区内若干已知正常高的控制点拟合建立高程异常模型进行。
2.8影像数据的定向和镶嵌
数字影像先进行解压处理，结合激光扫描测量的DTM数据进行定向镶嵌，形成数字正射影像图。
3.机载激光雷达技术的应用现状
3.1数字城市应用
随着科技技术的快速发展，我国的城市化推进工作不断加快，其中尤以数字化城市建设为重。在进行数字化城市规划的过程中，必然需要通过运用相应的规划软件与技术来有效开展规划工作。二维规划技术已无法满足当前数字化城市的规划需求，而机载激光雷达测绘技术可以有效的实现三维城市形象规划。
其中，机载激光雷达测绘技术主要通过将获取的三维空间数据进行快速的数据处理，对城市进行系统化、全面化、形象化的规划与模拟，进而可以有效避免由于航高、阴影遮挡等限制因素而导致城市规划处理出现误差。由此可见，通过运用机载激光雷达测绘技术进行数字城市规划，不仅可以有效、快速、准确的采集相应的三维空间数据来生成影像，而且可以进行大比例尺地形图规划，以高精度、高自动化水平、高效率方式进行必要的数据获取与测量工作，确保其纹理映射自动化水平以及高效率的房屋建模工作，推进数字化城市的规划工作。
3.2工程建筑测量
如文中所述，机载激光雷达测绘技术具备高精确度，可以为建筑工程项目提供高精确度、高实效性的工程测量数据，确保工程项目按期按质完成。其中，将机载激光雷达测绘技术应用于建筑工程项目施工领域之中，主要是通过应用DEM结合GIS及CAD软件进行影像与数据搜集，以便及时筛选最优化的施工方案。由激光雷达系统对各方案中的施工组织设计及施工线路、施工位置进行测量，从而为工程项目，例如道路施工工程提供大量有效、准确的地形数据，提供工程施工方案设计的有效性。 3.3电力设计勘测选线和线路监测应用
机载激光雷达测绘技术的应用领域还包括电力企业中的相关工程项目之中，包括电力设计过程中的勘测选线与电力线路的实时监控，结合激光雷达测绘技术，可以对电力线路的设计区域中的地形与物体要素进行数据采集，以供线路监测与选线之需，提高电力企业施工的效率与质量水平。
3.4灾害监测与环境监测
根据机载激光雷达测绘技术，它可以生成DEM系统，从而可以针对我国社区进行必要的灾害控制、监测与环境监测。
水文学家可以通过采用激光雷达测绘技术，对我国社区的重大自然灾害进行监测与防治，包括地震、洪灾、泥石流滑坡、风害等，还可以对我国的环境进行实时监控。例如，在降水量大的季节进行洪水范围预测，以便应急消防救助小组根据灾害范围及灾害情况提前设计、组织灾害防治方案与救援组织方案，以便将灾害的损伤降到最低。其中，在一架固定翼飞机上安装一台机载激光雷达系统，可以实现在长30公里的区域之内进行维持四小时的实地勘测，为灾害监测及环境监测提供了重要的数据资料。
3.5林业应用
机载激光雷达系统在我国林业种植与发展方面(下转第22页)(上接第20页)也具有很大贡献。通过运用激光雷达系统，可以提供准确的森林及树冠下面的信息数据。通过数据的后期处理，独立的激光返回值可分为植被返回值和地面返回值，根据激光雷达数据，针对森林中的林木覆盖率与覆盖面积数据进行分析，以便林业管理者掌握树木的疏密程度，年长树木的覆盖面积和年幼树木的覆盖面积，从而促进森林管理工作的规范化与高效化，便于管理者针对森林进行宏观调控与管理，提高其管理水平与管理质量。
4.小结
结合上文中所述，随着科学信息技术的不断发展、改进与成熟，机载激光雷达测绘技术也将随之发展，其应用的领域与深度也将逐渐拓宽、加深。根据当前机载激光雷达市场来看，我国在今后的技术研讨工作中，将主要集中于开发、利用新的激光辐射源、多传感器系统集成和数据融合，通过不断探索机载激光雷达的新体制，力求为我国的社会经济发展作出更大贡献。 [科]
【参考文献】
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1、研究背景：随着科技的发展，时代的进步，无人驾驶汽车逐渐兴起，然而对无人驾驶汽车周围的环境进行探测便成为了一项十分重要的问题。2、意义：通过检测目标物体的空间方位和距离，提供目标的激光反射强度信息，提供被检测目标的详细形状描述，在光照条件好的环境下表现优秀，而且在黑夜和雨天等极端情况下也有较好表现。
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激光雷达技术是激光探测与测距系统的简称，通过测定传感器发出的激光在传感器与目标物体之间的传播距离，分析目标地物表面的反射能量大小、反射波谱幅度、频率和相位等信息，进行目标定位信息的精确解算，从而呈现目标物精确的三维结构信息。
尽管激光雷达在20世纪60年代就已首次被安装在飞机上使用，但直到20世纪80年代引入GPS后，它才成为计算精确地理空间测量值的常用方法。
现在，它的应用范围已经扩展到许多领域，我们应该更多地了解激光雷达测绘技术及其工作原理。什么是激光雷达技术？它是如何工作的？快来看看吧！
激光雷达技术
据美国地球科学研究所介绍，激光雷达使用脉冲激光计算物体与地球表面的可变距离。这些光脉冲与机载系统收集到的信息结合在一起，可生成关于地球表面和目标物体的精确三维信息。激光雷达仪器有三个主要部件：扫描仪、激光器和GPS接收器。在数据收集和分析中起重要作用的元件还有光电探测器和光学器件。大多数政府和私人组织使用直升机、无人机和飞机获取激光雷达数据。
激光雷达是如何工作的？
最常用的是地图，虚拟现实与地图的结合让人们的生活更便捷，地图中各种信息的获取，特别是高精度信息的获取，就要用到激光雷达技术了。
此外，激光雷达可用于实现许多具体发展目标，包括：
海洋学
当政府希望知道海洋表面的确切深度，以便在发生海上事故或出于研究目的需要时定位任何物体，他们就可以使用激光雷达技术来完成任务。除了定位目标，激光雷达还可以用来计算浮游植物荧光性和海洋表面生物量，这在过去是难以完成的。
数字高程或地面模型
地面高程在道路、大型建筑物和桥梁的施工建设中发挥着至关重要的作用。激光雷达技术可以获取x、y和z坐标，这便于三维高程模型的制作，可以确保有关各方更容易地得出必要的结论。
农业与考古学
激光雷达技术在农业部门的典型应用包括对产量、作物情况和种子分散度的分析。除此之外，它还用于运动规划、森林冠层的绘图等。
今后，通过和5G、物联网等技术不断融合，激光雷达技术将会在人们的生活中发挥更大的作用。
概述随着社会的发展，交通安全问题越来越凸显，传统的汽车安全理念也在逐渐发生变化，传统的安全理念很被动比如安全带、安全气囊、保险杠等多是些被动的方法并不能有效解决交通事故的发生，随着科技的进步，汽车的安全被细化，目前汽车安全分为主动安全、被动安全两种概念。主动安全技术将成未来汽车的研发重点交通安全问题已成为世界性的大问题。据报载，全世界每年因交通事故死亡的人数约50万，因此汽车的安全性对人类生命财产的影响是不言而喻的。随着高速公路的发展和汽车性能的提高，汽车行驶速度也相应加快，加之汽车数量增加以及交通运输日益繁忙，汽车事故增多所引起的人员伤亡和财产损失，已成为一个不容忽视的社会问题，汽车的行车安全更显得非常重要。而传统的被动安全已经远远不能避免交通的事故发生，因此主动安全的概念慢慢的行成并不断的完善。现代汽车主动安全技术的发展趋势汽车安全设计要从整体上来考虑，不仅要在事故发生时尽量减少乘员受伤的机率，而且更重要的是要在轻松和舒适的驾驶条件下帮助驾驶员避免事故的发生。现代汽车的安全技术包括主动安全技术和被动安全技术两方面。而被动安全技术和主动安全技术是保证汽车乘员安全的重要保障。过去，汽车安全设计主要考虑被动安全系统，如设置安全带、安全气囊、保险杠等。现在汽车设计师们更多考虑的则是主动安全设计，使汽车能够主动采取措施，避免事故的发生。在这种汽车上装有汽车规避系统，包括装在车身各部位的防撞雷达、多普勒雷达、红外雷达等传感器、盲点探测器等设施，由计算机进行控制。在超车、倒车、换道、大雾、雨天等易发生危险的情况下随时以声、光形式向驾驶员提供汽车周围必要的信息，并可自动采取措施，有效防止事故发生。另外在计算机的存储器内还可存储大量有关驾驶员和车辆的各种信息，对驾驶员和车辆进行监测控制。例如，根据日本政府“提高汽车智能和安全性的高级汽车计划”，由日本丰田公司研制成功的“丰田高级安全汽车”即具有驾驶员瞌睡预警系统、轮胎压力监测警告系统、发动机火警预报系统、前照灯自动调整系统、盲区监控系统、汽车间信息传输系统、道路交通信息引导系统、自动制动系统、紧急呼叫(SOS)停车系统、灭火系统以及各向安全气囊系统等，其中有些单项设备已投放市场。汽车100多年的发展史中，有关汽车的安全性能的研究和新技术的应用也发生了日新月异的变化，从最初的保险杠减振系统、乘客安全带系统、安全气囊到汽车碰撞试验、车轮防抱制动系统(ABS)、驱动防滑系统(ASR)，到无盲点、无视差安全后视镜及儿童座椅系统的研究，汽车的安全性能正日趋完善。特别是近几年，随着科学技术的迅速发展，越来越多的先进技术被应用到汽车上。目前，世界各国都在运用现代高新科，加紧研制汽车安全技术，一批批有关汽车安全的前沿技术、新产品陆续装车使用，使未来的汽车更加安全。未来汽车电子控制的重要发展方向之一是汽车安全领域，并向几个方向发展：利用雷达技术和车载摄像技术开发各种自动避撞系统；利用近红外技术开发各种能监测驾驶员行为的安全系统；高性能的轮胎综合监测系统；自适应自动巡航控制系统；驾驶员身份识别系统；安全气囊和ABS/ASR。随着更加先进的智能型传感器、快速响应的执行器、高性能电控单元、先进的控制策略、计算机网络技术、雷达技术、第三代移动通信技术在汽车上的广泛应用，现代汽车正朝着更加智能化、自动化和信息化的机电一体化方向发展。汽车主动安全系统为预防汽车发生事故，避免人员受到伤害而采取的安全设计，称为主动安全设计，如ABS，EBD，TCS，LDWS等都是主动安全设计。它们的特点是提高汽车的行驶稳定性，尽力防止车祸发生。其它像高位刹车灯，前后雾灯，后窗除雾等也是主动安全设计。目前安全技术逐渐在完善，有更多的安全技术将被开发并得到应用。汽车主动安全技术ABS（防抱死制动系统）它通过传感器侦测到的各车轮的转速，由计算机计算出当时的车轮滑移率，由此了解车轮是否已抱死，再命令执行机构调整制动压力，使车轮处于理想的制动状态（快抱死但未完全抱死）。 对ABS功能的正确认识：能在紧急刹车状况下，保持车辆不被抱死而失控，维持转向能力，避开障碍物。在一般状况下，它并不能缩短刹车距离。EBD（电子制动力分配系）它必须配合ABS使用，在汽车制动的瞬间，分别对四个轮胎附着的不同地面进行感应、计算，得出摩擦力数值，根据各轮摩擦力数值的不同分配相应的刹车力，避免因各轮刹车力不同而导致的打滑，倾斜和侧翻等危险。ESP（电子稳定程序）它实际上也是一种牵引力控制系统，与其它牵引力控制系统比较，ESP不但控制驱动轮，而且控制从动轮。它通过主动干预危险信号来实现车辆平稳行驶。如后轮驱动汽车常出现的转向过多情况，此时后轮失控而甩尾，ESP便会放慢外侧的前轮来稳定车子；在转向过少时，为了校正循迹方向，ESP则会放慢内后轮，从而校正行驶方向。EBA（紧急刹车辅助系统）电脑根据刹车踏板上侦测到的刹车动作，来判断驾驶员对此次刹车的意图，如属于紧急刹车，则指示刹车系统产生更高的油压使ABS发挥作用，从而使刹车力更快速的产生，缩短刹车距离。LDWS(车道偏离预警系统）该系统提供智能的车道偏离预警，在无意识（驾驶员未打转向灯）偏离原车道时，能在偏离车道0.5秒之前发出警报，为驾驶员提供更多的反应时间，大大减少了因车道偏离引发的碰撞事故，此外，使用LDWS还能纠正驾驶员不打转向灯的习惯，该系统其主要功能是辅助过度疲劳或长时间单调驾驶引发的注意力不集中等情况。胎压监控美国国家公路交通安全管理局 (NHTSA) 已经做出要求，截止2003产品年车重小于或达到4536公斤的所有美国乘用车辆都必须配备胎压监控系统，事后宝马公司就已经把该系统用在全系轿车中。驾驶者可以通过车内提示警告系统来判断轮胎胎压情况是否正常，首先避免了因轮胎亏气出现的行车跑偏，其次在高速行驶时也对乘坐者安全是一种保障。?所用车型：奥迪、宝马、上海通用别克君越、凯迪拉克、雷克萨斯、迈巴赫、梅塞德斯奔驰、沃尔沃等倒车警告/倒车影像/车外摄像头倒车警告这项技术用于在驾驶期间以及驻车时，针对您盲区中的轿车或物体向您发出警告。通常，该系统会在您行车时已经进行响应；它可能会使后视镜内的一个警告标示进行闪烁，同时会发出声音警告，该系统是一个短程检测系统。如：上海通用别克君越车内后视镜就配备此功能，反光镜左边会有一个车体形状的图标，前/后雷达在侦测障碍物时警告标示会给驾驶者以视觉和听觉上的警告。倒车影像和后视摄像机是一体，不仅保护您的轿车，还能够避免在倒车时意外伤及儿童和动物。倒车已经从向下倾斜后视镜或发出声音警告到实时查看。新一代技术包括一个摄像机，它可以与导航系统协同工作，对您身后的一切进行广角拍摄，然后反映在车内屏幕上，从而帮助您倒车或挂接拖车。所用车型：雷克萨斯、上海通用别克君越、梅塞德斯-奔驰等芯片防盗系统财产安全也被人日益关注，一部几十万的轿车被偷盗会让车主受到很大的损失。厂家也绞尽脑汁为轿车加入更多的安全防范系统。通用别克君越不仅在点火钥匙上加入Passkey III安全防盗系统，还针对后行李箱结构进行了改进，变为遥控开启无锁芯防盗模式，大大减低了被盗被撬的几率，给车主财产方面的最大保护。自动感应大灯和/或夜视辅助系统自动感应大灯随车辆周边环境光线影响，系统会自动识别判断。雨雾天气光线不够，大灯会自动亮起给驾驶者提供更安全的行车环境。后期厂家又延伸到自适应大灯系统，这更高级的系统会因方向而调节(在车辆转向时会转动灯光)。它们也可以是车速感应式车灯(可以改变光束的长度或高度)，或者对环境光进行补偿。夜视系统可以有不同的形式，如基本的红外线大灯或热成像摄像机。但是无论采用何种科技，作用都一样：在夜间或者视线不明的情况下，帮助您看清更远处的路面并且辨别接近 1000 英尺外道路上的动物、人或树木。图像在驾驶室中的显示屏上形成，使肉眼难于看清的障碍物体提前被驾驶者掌控，目前博世公司开发的夜视系统则具有以上功能，但价格很是昂贵，即使是超豪华轿车目前也基本为选配系统。相信不久将来这一更高级的系统也会被中高级轿车所选用。所用车型：凯迪拉克、雷克萨斯、林肯、梅塞德斯-奔驰S系等相关运用车型(ASR奔驰/TCS凯迪拉克/TCR丰田/DCT宝马、电子稳定控制系统（ESP博世/DSC宝马/VSC丰田/VDC日产/VSA本田)、陡坡缓降系统（HDC）、自动驻车/上坡辅助系统、高位刹车灯（第三刹车灯）等这些都属于汽车主动安全配置产品。 除了以上这些在操控性方面的主动安全设施外，还有基于图像处理技术以及雷达感应技术，可以提前预防和缓解交通事故的汽车主动安全用品。其中以基于图像处理技术原理的碰撞预警系统为目前汽车主动安全产品中的领航者。最新汽车主动安全技术驱动防滑控制系统VSC车辆稳定控制系统四轮转向控制技术卫星导航与车距控制系统自动刹车系统LWDS车道偏离预警系统LNVS夜视系统FCWS前碰撞预警系统HMWS车距监控系统HUD抬头显示系统最新主动安全产品运用车型1、VOLVO-XC60 城市安全系统，自动刹车。2、奔驰公司，自动报警、自动锁定车速刹车。3、福建东南汽车工业集团----东南（三菱君阁）旗舰版已经配套车道偏离预警系统。4、(VOLVO-S80)配套车道偏离预警；5、( BMW-X5)配套车道偏离预警和HUD抬头显示系统；6、(宝马-745)配套被动式红外夜视系统；7、 新（奔驰-E350）带车道偏离预警和主动夜视系统上市；8、 新（凌志）LS460和E350已经配套视觉和雷达结合防撞系统；9、 现代顶级豪车（雅科仕）带车道偏离预警上市；10、 (雪铁龙C4)配套车道偏离预警系统；11、 英菲尼迪顶级版和起亚k7北京车展也展示带车道偏离警报器系统的车；12、欧洲2012年新车必须强制安装车道偏离预警（LWDS）。国际市场运用国际市场运用综述虽然人们采用各种方法来保证驾驶员的安全，但是如何避免事故发生才是我们对于未来车辆安全的讨论重点。因为只有最大程度地减少事故发生率，才能最好地体现车辆安全。可以预见，主动安全将成为未来汽车安全技术发展的重点和趋势。在不断完善被动安全系统的同时，逐渐地发展和应用主动安全系统，尽量避免事故的发生，结合行人保护的概念和技术的引入，完善对行人的保护是当今汽车安全的发展趋势。通过数据总线进行系统集成，可以将汽车安全的很多方面，例如防驾驶瞌睡装置、轮胎压力监测报警装置、行人碰撞保护装置集成在一起，提高汽车的安全性能。未来智能行人保护系统(IPPS)、高级驾驶员辅助系统、保持车道状态系统、夜视系统、高灵敏度雷达传感器和激光雷达技术的应用将大大提高汽车主动安全的水平。欧盟委员会和日本政府已颁布了新法规来保护行人和其他易受伤的道路使用者。相信随着技术和立法的不断完善，汽车主动安全技术将成为未来汽车安全技术发展的重点。它将与被动安全技术一起发挥作用，保证驾驶员和行人的安全。汽车安全性已经不仅是个技术问题，在某种程度上也是一个重要的社会问题。汽车的主动安全性因其定位于防患于未然，所以有着广阔的发展前景，越来越受到汽车生产企业、政府管理部门和消费者的重视。在汽车业群雄逐鹿的今天，中国汽车工业必须顺应汽车主动安全技术发展的方向，在我国有计划、有步骤地发展现代汽车主动安全技术是势在必行的。目前国内主动安全技术的研发还比较滞后，但广阔的前景不言而喻。当然主动安全的意识要不断的推广普及，让更多的人加入主动安全的行列中。更希望涌现一批像南京运泰汽车自动防撞器销售有限公司这样的以（关爱生命，造福人类）为主旨致力于推广主动安全事业的单位。
深圳速腾聚创公司感觉前景很不错，速腾聚创是最有前景的激光雷达公司。
RoboSense(速腾聚创)是一家自动驾驶激光雷达(LiDAR)环境感知解决方案提供商。公司围绕激光雷达(LiDAR)环境感知方案，在芯片、LiDAR传感器、感知软件等多个核心技术领域长时间创新与沉淀，以市场为导向，为客户提供不同组合的智能环境感知激光雷达系统。
2016年10月，国内激光雷达（LiDAR）研发企业RoboSense(速腾聚创）宣布已掌握多线激光雷达的核心技术，并完成第一代多线激光雷达RS-LiDAR研发工作。RS-LiDAR是一款16线激光雷达。
根据官方提供的资料，它采用混合固态的形态，测量距离100米，精度2cm，水平360度，垂直30度（±15度），实时出点数32万点每秒。从数据而言，甚至略优于Veledyne的16线产品。
应该是属于上等水平。现在我们国家对于这个领域的投资已经高达上百亿了，然后现在就有了一些企业，打破了一些国家的垄断。
1.激光测距雷达2.激光测速雷达3.激光成像雷达4.大气探测激光雷达
1月8日，Ouster推出两款新型的高分辨率数字激光雷达传感器，即超宽视野激光雷达传感器OS0和远程激光雷达传感器OS2-128。
｜Ouster系列
OS0标志着针对自动驾驶汽车和机器人应用而优化的超宽视野激光雷达这一新类别的诞生。国际消费电子展 (CES) 创新奖得主OS2-128具有行业领先的分辨率和适合高速驾驶应用的240多米的量程。两种传感器都在CES 2020上展出，并已开始供货。
｜OS0系列
全新OS0将Ouster的坚固耐用、价格适中的数字激光雷达技术与90度视角相结合。通过与领先的OEM和机器人公司合作研发出的OS0可以将高分辨率的深度成像技术提高到一个新的水平，并将其无缝集成到机器人平台和自动驾驶汽车中。OS0-128专为严苛的商业部署而设计，且已多次赢得业内领先的自动驾驶出租车和自动驾驶卡车OEM的设计大奖。
｜OS1系列
拓展后的Ouster数字激光雷达产品组合可满足各大行业的每个激光雷达用例，目前所有OS0、 OS1 和 OS2系列数字激光雷达传感器上都可以选择128通道分辨率。更新后的产品还具有较低的最小量程，同时改进了量程重复性和窗口阻塞检测功能，这些都是在推动商业自主的过程中解决客户边缘情况的关键功能。
｜OS2系列
OS0和OS2系列提供了全方位的分辨率选项，其中OS0提供32或128通道，而OS2提供32、64和128配置。OS0-32的价格为6,000美元，OS0-128的价格为18,000美元。OS2-32的价格为16,000美元，OS2-64的价格为20,000美元，OS2-128的价格为24,000美元。
本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。
文 | 清华大学车辆与运载学院、国家智能网联 汽车 创新中心首席科学家 李克强教授
来源 | 汽车 专家咨询委
当前，新一代信息通信及人工智能技术高速发展， 汽车 作为这些新技术应用的重要载体，正在加速向智能化和网联化转型，而智能网联 汽车 将成为新一轮产业转型升级的重要标志和依托。
世界各国加速推进智能网联 汽车 的创新发展，但 汽车 主要制造国家尚未对产业和技术发展道路形成统一认识，中国也没有成功经验和既定道路可以借鉴。因此，有必要立足高新技术与产业发展要求，并结合我国国情， 探索 并实践智能网联 汽车 创新发展方案。
一、国外智能网联 汽车 发展战略现状
目前，美国、欧洲和日本等 汽车 产业发达国家或地区已经在推动智能网联 汽车 产业发展方面开展了大量 探索 性工作， 形成一定的先发优势。
在美国，凭借政府产业规划和项目引导，智能网联 汽车 产业起步早，伴随着智能交通系统（ITS）的整体部署而快速发展。自2016 年以来，美国交通部制定并不断更新发布自动驾驶战略规划，2020 年1 月份公布了《确保美国自动驾驶 汽车 技术的领导地位：自动驾驶 汽车 4.0》，提出整合交通部、司法部等政府部门在智能网联 汽车 产业发展方面的相关职能， 以更高效地推动智能网联车辆实践应用。
在欧洲，政府及产业界正加强跨国家和地区的自动驾驶联合示范， 探索 道路智能化发展。2018 年5 月，欧盟委员会发布《通往自动化出行之路：欧盟未来出行战略》，明确到2020 年在高速公路上实现自动驾驶，在城市中心区域实现低速自动驾驶；在网联应用上，到2022 年，欧盟所有新车都将具备通信功能。此外，为深入分析技术实现路径，促进各国联合推进，欧洲道路交通研究咨询委员会在2019 年3 月发布新版技术路线图，对网联式自动驾驶技术发展路线进行规划， 以此作为其后续产业发展和部署的重要依据。
在日本，2014 年内阁府就制定《战略性创新创造项目— 自动驾驶系统研究开发计划》（SIP_adus），旨在推进政府和民间协作，重点是基础技术与协同式系统相关领域的商业化开发。2019 年，SIP_adus 进入2.0 阶段，将自动驾驶与未来智能 社会 （Society 5.0）的协同纳入重点方向。同时，日本也在对《道路交通法》、《道路运输车辆法》等相关法律法规进行修订，避免对新兴技术造成阻碍，营造有利于智能网联 汽车 发展的法律环境。
二、我国智能网联 汽车 发展 探索 与实践
为加快建设智能 汽车 强国，实现 汽车 产业的转型升级， 我国也通过不断完善顶层设计规划、加速标准体系建设、鼓励示范应用等方式加快推进智能网联 汽车 产业发展。
2019 年9 月，国务院发布《交通强国建设纲要》，提出加强智能网联 汽车 （智能 汽车 、自动驾驶、车路协同）研发， 形成自主可控完整的产业链。2019 年12 月，工信部对《新能源 汽车 产业发展规划（2021-2035 年）》公开征求意见，明确了未来我国智能网联 汽车 的量产规模、能力水平和商业化应用范围等发展目标。2020 年2 月，发改委等11 部委联合印发《智能 汽车 创新发展战略》，明确提出建设中国标准智能 汽车 的发展方向和实现智能 汽车 强国的战略目标，清晰规划了技术创新、产业生态、基础设施、法规标准、产品监管和网络安全等六大体系重点任务，对智能 汽车 未来发展方向具有重要的指导意义。
我国智能网联 汽车 创新发展路径具备以下特征：结合中国优势与产业发展趋势，通过优势产业的协同带动效应，实现跨越式发展；在凝聚共识的基础上， 探索 适应产业变革需求的发展路线；以 汽车 为核心，实现 汽车 、交通与智慧城市共同发展的智能网联 汽车 新型体系架构。智能网联 汽车 系统架构的变化，将打破传统 汽车 产业垂直的产业链结构，呈现出网络化、扁平化特征和平台化的发展趋势。构建行业基础平台并集中突破，将有效推动智能网联 汽车 产业的协同发展， 形成发展合力。
因此，在符合中国的基础设施标准、联网运营标准和新体系架构 汽车 产品标准的前提下，建立我国智能网联 汽车 信息物理架构，充分融合智能化与网联化发展特征，以车载计算基础平台、智能终端基础平台、云控基础平台、高精动态地图基础平台和信息安全基础平台等五大平台为载体，实现“人-车-路-云”一体化协同的创新发展道路。
智能网联 汽车 产业链的核心关键节点集中体现在五大基础平台及其共性技术领域。这五大基础平台的建设将是未来智能网联 汽车 产业中的高端核心组成部分，为不同企业产品研发提供跨领域的共性交叉基础模块、中间组件和通用平台，将形成产业发展的基础支撑，加速产业协同创新。这些关键节点的突破，将形成我国智能网联 汽车 产业战略安全的“护城河”，并通过辐射带动作用，推动智能网联 汽车 乃至智能 汽车 产业的协同创新发展。
三、未来智能网联 汽车 发展建议
基于上述智能网联 汽车 发展的 探索 与实践工作，结合我国智能 汽车 创新发展战略，对未来智能网联 汽车 的发展，提出以下建议。
1.突出产业优势，发展中国标准智能 汽车 。 区别于传统 汽车 产业，智能 汽车 发展具备明显的本地属性，其发展路径依赖于本国的产业基础，并受到政策法规、标准体系、基础设施和交通场景等的影响。因此，需要依托我国在道路交通设施、无线移动通信、北斗导航定位和路网地理信息等方面建设优势，开展复杂系统体系架构基础前瞻技术研发，构建先进完备的智能 汽车 基础设施体系，从智能化路网设施、车用无线通信网络、高精度时空服务、车用基础地图和大数据云控平台等角度完善基础设施建设，进一步突出我国智能 汽车 在网联化方面的技术优势与演进特色。面对 汽车 智能化与网联化的发展趋势，我国也将建立中国标准智能 汽车 信息物理系统架构，协调以智能 汽车 为核心的各类复杂系统问题，真正实现“人-车-路-云”一体化发展。
2.突破共性技术，推动基础平台建设。 伴随着技术的跨界融合，智能 汽车 产业面临大量基础前瞻技术与共性交叉技术挑战，如何攻克相关挑战也已经成为各国智能 汽车 产业的竞争焦点。当前，我国正在通过智能计算平台、新型智能终端、云控平台、高精度动态地图及定位和信息安全等基础平台建设，加速共性技术突破。上述基础平台是中国标准智能 汽车 的重要特征，也是智能 汽车 的支柱“新型零部件”。因此，需要攻克智能 汽车 底层关键共性技术，构建五大基础平台，为不同类型企业产品研发提供跨领域的共性交叉基础模块、中间组件和通用平台，形成产业发展的基础支撑，加速产业协同创新发展。
3.挖掘创新资源，培育创新发展平台。 智能 汽车 跨产业深度交叉融合的特征决定了其技术无法由单一行业或企业完成，需要形成跨行业发展合力。发展好智能 汽车 需要充分挖掘创新资源，加强开放合作、协同研发。在创新主体 探索 方面，我国支持建设了国家级智能网联 汽车 创新中心，组建产业联合体和联盟，培育智能 汽车 创新发展平台等新型市场主体，以创新驱动为核心，密切 汽车 制造、信息通信与互联网等领域骨干企业相互合作，形成跨产业协同机制，有力提升我国智能 汽车 创新能力。未来，需要进一步集中力量突破智能 汽车 关键核心技术瓶颈，提升智能 汽车 基础试验条件和综合服务能力，支撑我国智能 汽车 行业发展。
4.重视示范应用，打造多层次示范体系。 测试验证与应用示范已成为智能 汽车 功能开发、技术验证及认知提高不可获取的环节，可以有效加速技术研发进程与产业化步伐。因此，鼓励支持智能 汽车 测试评价技术、特定场景应用、封闭区域出行服务、示范区建设与评价和车联网先导区建设，形成覆盖仿真测试、道路测试及特定场景示范到大规模城市级综合应用的多层次立体式示范体系，支撑我国智能 汽车 创新发展。未来，以北京冬奥会和通州副中心智能交通、雄安新区智慧城市等重大工程建设为契机，开展智能 汽车 示范运行，呈现智能 科技 成果，打造“人-车-路-云”一体化系统，加速产业应用步伐。
5.破除应用挑战，加速智能 汽车 市场化步伐。 智能 汽车 给产业带来颠覆性变革，面对车辆控制权的切换和自动驾驶的出现，一方面，我国在法律法规、标准体系及产品监管等方面还存在众多挑战与空白；另一方面，伦理道德和数据安全等问题也都将长期伴随智能网联 汽车 的发展，甚至对商业化推广产生决定性影响。因此，面对上述智能 汽车 应用的挑战，需要继续健全法律法规、完善标准体系、推动认可认证、加强产品管理，以及构建网络安全体系，努力破除发展障碍，培育良好的市场发展环境，同时从组织实施、扶持政策、人才保障、国际合作和发展环境上加强保障。这些措施，既能体现我国大力发展智能 汽车 的决心，也将有效打消消费者对智能 汽车 的诸多疑虑，提升 社会 接受度，最终形成利于智能 汽车 产业发展的良好 社会 环境。
李克强教授
清华大学车辆与运载学院教授， 汽车 安全与节能国家重点实验室主任，国家智能网联 汽车 创新中心首席科学家，清华大学智能网联 汽车 与交通研究中心主任，中国智能网联 汽车 产业创新联盟专家委员会主任。
李克强教授长期致力于 汽车 智能驾驶系统动态设计与控制的理论研究及工程应用，获国家技术发明二等奖2项、国家 科技 进步二等奖1项，行业 科技 进步特等奖1项，授权国内外发明专利80余项，发表SCI/EI论文200余篇，获教育部长江学者特聘教授和首届全国创新争先奖。
《新能源 汽车 月度数据监测报告》
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易车讯 近日，Yole发布了《2022年汽车与工业领域激光雷达报告》，统计了包括全球十余家头部企业在内的激光雷达研发制造商在汽车和工业市场应用的份额占比情况。《报告》指出，伴随着中国智能驾驶行业的强势崛起，中国厂商已成为全球车载激光雷达赛道的重要玩家。预计2022年将有超过20万台的激光雷达交付上车，其中20%的激光雷达都将来自于禾赛，仅次于法雷奥。
《报告》显示，在量产乘用车领域，激光雷达正在加速大规模“上车”。现阶段，在全球范围内，中国激光雷达供应商占高级辅助驾驶（ADAS）前装定点数量的 50%。这是因为中国的激光雷达厂商与OEM建立起了紧密的合作关系，推动中国智能电动车市场驶入发展快车道。
从前装量产供应商来看，禾赛斩获了截至目前全球27%的前装定点数量，排名全球第一。禾赛专为ADAS前装量产车打造的车规级半固态远距激光雷达AT128一经发布就获得了众多头部车企的青睐，官宣定点包括理想、集度、高合、路特斯等顶级汽车品牌旗下的多款车型，并在今年已经开始大规模量产和交付（比如8月30日启动交付的理想L9）。
2021年，激光雷达在L4自动驾驶领域的市场规模达1.2亿美元，相较2020年增长了11%。激光雷达率先布局于中国和美国的自动驾驶公司，其中禾赛在L4自动驾驶市场营收上占比58%，以绝对优势领先市场，排名全球第一，是第二名Waymo份额的两倍以上。
报告显示，禾赛的高性能激光雷达产品已经覆盖国内外几乎所有头部 L4 自动驾驶公司，包括 Cruise、Zoox、Nuro、TuSimple等，以及百度Apollo、美团无人车、文远知行、AutoX、小马智行等。
关于Yole
Yole现已发展成为一家在半导体、光子学及电子行业广受认可的国际公司，专注于为这些行业的主要参与者提供市场、技术发展以及供应链方面的战略分析等服务。集团联合旗下的 Yole Intelligence、Yole SystemPlus 和 PISÉO 三家公司，共同发布市场、技术、逆向工程与成本分析等各类报告，并提供战略营销及技术研究方面的咨询服务。Yole Group金融部门还提供尽职调查协助服务，并协助业内企业进行并购。
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我国前沿激光技术研究创造性地采用了柱面透镜列阵和双靶对接、多靶串接、双程放大、远距离多靶串接空间限束等新颖独特的设计，建立了一系列行之有效的靶、X光反射镜精密调整和焦线精确准直的技术手段，在中等规模的神光Ⅰ装置进行的类Ne锗系列实验中，成功地获得了强度达到增益饱和、方向性接近衍射极限的软X光激光输出。继而，在规模稍大的神光Ⅱ装置上，又创造性地采用焦线重叠方案，在预-主脉冲激光驱动下，获得了近水窗波长的类Ni离子软X光激光。在日本大阪大学激光工程研究所GekkoⅫ装置上进行的两轮合作实验，成功地推广应用均匀线聚焦和双靶对接技术，获得了高强度的类Ni离子软X光激光输出。【激光技术应用】 激光加工技术是利用激光束与物质相互作用的特性对材料(包括金属与非金属)进行切割、焊接、表面处理、打孔、微加工以及做为光源，识别物体等的一门技术，传统应用最大的领域为激光加工技术。激光技术是涉及到光、机、电、材料及检测等多门学科的一门综合技术，传统上看，它的研究范围一般可分为： 1.激光加工系统。包括激光器、导光系统、加工机床、控制系统及检测系统。 2.激光加工工艺。包括切割、焊接、表面处理、打孔、打标、划线、微调等各种加工工艺。 激光焊接：汽车车身厚薄板、汽车零件、锂电池、心脏起搏器、密封继电器等密封器件以及各种不允许焊接污染和变形的器件。目前使用的激光器有YAG激光器，CO2激光器和半导体泵浦激光器。 激光切割：汽车行业、计算机、电气机壳、木刀模业、各种金属零件和特殊材料的切割、圆形锯片、压克力、弹簧垫片、2mm以下的电子机件用铜板、一些金属网板、钢管、镀锡铁板、镀亚铅钢板、磷青铜、电木板、薄铝合金、石英玻璃、硅橡胶、1mm以下氧化铝陶瓷片、航天工业使用的钛合金等等。使用激光器有YAG激光器和CO2激光器。 激光打标：在各种材料和几乎所有行业均得到广泛应用，目前使用的激光器有YAG激光器、CO2激光器和半导体泵浦激光器。 激光打孔：激光打孔主要应用在航空航天、汽车制造、电子仪表、化工等行业。激光打孔的迅速发展，主要体现在打孔用YAG激光器的平均输出功率已由5年前的400w提高到了800w至1000w。国内目前比较成熟的激光打孔的应用是在人造金刚石和天然金刚石拉丝模的生产及钟表和仪表的宝石轴承、飞机叶片、多层印刷线路板等行业的生产中。目前使用的激光器多以YAG激光器、CO2激光器为主，也有一些准分子激光器、同位素激光器和半导体泵浦激光器。 激光热处理：在汽车工业中应用广泛，如缸套、曲轴、活塞环、换向器、齿轮等零部件的热处理，同时在航空航天、机床行业和其它机械行业也应用广泛。我国的激光热处理应用远比国外广泛得多。目前使用的激光器多以YAG激光器，CO2激光器为主。 激光快速成型：将激光加工技术和计算机数控技术及柔性制造技术相结合而形成。多用于模具和模型行业。目前使用的激光器多以YAG激光器、CO2激光器为主。 激光涂敷：在航空航天、模具及机电行业应用广泛。目前使用的激光器多以大功率YAG激光器、CO2激光器为主。【激光在医学中的应用】应用于牙科的激光系统 依据激光在牙科应用的不同作用，分为几种不同的激光系统。区别激光的重要特征之一是：光的波长，不同波长的激光对组织的作用不同，在可见光及近红外光谱范围的光线，吸光性低，穿透性强，可以穿透到牙体组织较深的部位，例如氩离子激光、二极管激光或Nd：YAG激光(如图1)。而Er：YAG激光和CO，激光的光线穿透性差，仅能穿透牙体组织约0．01毫米。区别激光的重要特征之二是：激光的强度(即功率)，如在诊断学中应用的二极管激光，其强度仅为几个毫瓦特，它有时也可用在激光显示器上。 用于治疗的激光，通常是几个瓦特中等强度的激光。激光对组织的作用，还取决于激光脉冲的发射方式，以典型的连续脉冲发射方式的激光有：氩离子激光、二极管激光、CO2，激光；以短脉冲方式发射的激光有：Er：YAG激光或许多Nd：YAG激光，短脉冲式的激光的强度(即功率)可以达到1,000瓦特或更高，这些强度高、吸光性也高的激光，只适用于清除硬组织。 激光在龋齿的诊断方面的应用 1．脱矿、浅龋 2．隐匿龋 激光在治疗方面的应用 1．切割 2．充填物的聚合，窝洞处理 【激光美容】 (1)激光在美容界的用途越来越广泛。激光是通过产生高能量，聚焦精确，具有一定穿透力的单色光，作用于人体组织而在局部产生高热量从而达到去除或破坏目标组织的目的，各种不同波长的脉冲激光可治疗各种血管性皮肤病及色素沉着，如太田痣、鲜红斑痣、雀斑、老年斑、毛细血管扩张等，以及去纹身、洗眼线、洗眉、治疗瘢痕等；而近年来一些新型的激光仪，高能超脉冲CO2激光，铒激光进行除皱、磨皮换肤、治疗打鼾，美白牙齿等等，取得了良好的疗效，为激光外科开辟越来越广阔的领域。 (2)激光手术有传统手术无法比拟的优越性。首先激光手术不需要住院治疗，手术切口小，术中不出血，创伤轻，无瘢痕。例如：眼袋的治疗传统手术法存在着由于剥离范围广、术中出血多，术后愈合慢，易形成瘢痕等缺点，而应用高能超脉冲CO2激光仪治疗眼袋，则以它术中不出血，不需缝合，不影响正常工作，手术部位水肿轻，恢复快，无瘢痕等优点，令传统手术无法比拟。而一些由于出血多而无法进行的内窥镜手术，则可由激光切割代替完成。(注：有一定的适应范围) (3)激光在血管性皮肤病以及色素沉着的治疗中成效卓越。使用脉冲染料激光治疗鲜红斑痣，疗效显著，对周围组织损伤小，几乎不落疤。它的出现，成为鲜红斑痣治疗史上的一次革命，因为鲜红斑痣治疗史上，放射、冷冻、电灼、手术等方法，其瘢痕发生率均高，并常出现色素脱失或沉着。激光治疗血管性皮肤病是利用含氧血红蛋白对一定波长的激光选择性的吸收，而导致血管组织的高度破坏，其具有高度精确性与安全性，不会影响周围邻近组织。因此，激光治疗毛细血管扩张也是疗效显著。 此外，由于可变脉冲激光等相继问世，使得不满意纹身的去除，以及各类色素性皮肤病如太田痣，老年斑等的治疗得到了重大突破。这类激光根据选择性光热效应理论，(即不同波长的激光可选择性地作用于不同颜色的皮肤损害)，利用其强大的瞬间功率，高度集中的辐射能量及色素选择性，极短的脉宽，使激光能量集中作用于色素颗粒、将其直接汽化、击碎，通过淋巴组织排出体外，而不影响周围正常组织，并且以其疗效确切，安全可靠，无瘢痕，痛苦小而深入人心。 (4)激光外科开创了医学美容的新纪元。高能超脉冲CO2激光磨皮换肤术开拓了美容外科的新技术。它利用高能量，极短脉冲的激光，使老化、损伤的皮肤组织瞬间被汽化，不伤及周围组织，治疗过程中几乎不出血，并可精确的控制作用深度。其效果得到国际医学整形美容界充分肯定，被誉为“开创了医学美容新纪元”；此外，更有高能超脉冲CO2激光仪治疗眼袋、打鼾、甚至激光美白牙齿等，以其安全精确的疗效，简便快捷的治疗在医学美容界创造了一个又一个奇迹。激光美容使得医学美容向前迈进了一大步，并且赋于医学美容更新的内涵。 【激光冷却】 激光冷却(laser cooling)利用激光和原子的相互作用减速原子运动以获得超低温原子的高新技术。这一重要技术早期的主要目的是为了精确测量各种原子参数，用于高分辨率激光光谱和超高精度的量子频标(原子钟)，后来却成为实现原子玻色-爱因斯坦凝聚的关键实验方法。虽然早在20世纪初人们就注意到光对原子有辐射压力作用，只是在激光器发明之后，才发展了利用光压改变原子速度的技术。人们发现，当原子在频率略低于原子跃迁能级差且相向传播的一对激光束中运动时，由于多普勒效应，原子倾向于吸收与原子运动方向相反的光子，而对与其相同方向行进的光子吸收几率较小;吸收后的光子将各向同性地自发辐射。平均地看来，两束激光的净作用是产生一个与原子运动方向相反的阻尼力，从而使原子的运动减缓(即冷却下来)。1985年美国国家标准与技术研究院的菲利浦斯(willam D.Phillips)和斯坦福大学的朱檬文(Steven Chu)首先实现了激光冷却原子的实验，并得到了极低温度(24μK)的钠原子气体。他们进一步用三维激光束形成磁光讲将原子囚禁在一个空间的小区域中加以冷却，获得了更低温度的“光学粘胶”。之后，许多激光冷却的新方法不断涌现，其中较著名的有“速度选择相干布居囚禁”和“拉曼冷却”，前者由法国巴黎高等师范学院的柯亨-达诺基(Claud Cohen-Tannodji)提出，后者由朱模文提出，他们利用这种技术分别获得了低于光子反冲极限的极低温度。此后，人们还发展了磁场和激光相结合的一系列冷却技术，其中包括偏振梯度冷却、磁感应冷却等等。朱模文、柯亨-达诺基和菲利浦斯三人也因此而获得了1997年诺贝尔物理学奖。激光冷却有许多应用，如:原子光学、原子刻蚀、原子钟、光学晶格、光镊子、玻色-爱因斯坦凝聚、原子激光、高分辨率光谱以及光和物质的相互作用的基础研究等等。【激光光谱】 激光光谱（laser spectra）以激光为光源的光谱技术。与普通光源相比，激光光源具有单色性好、亮度高、方向性强和相干性强等特点，是用来研究光与物质的相互作用，从而辨认物质及其所在体系的结构、组成、状态及其变化的理想光源。激光的出现使原有的光谱技术在灵敏度和分辨率方面得到很大的改善。由于已能获得强度极高、脉冲宽度极窄的激光，对多光子过程、非线性光化学过程以及分子被激发后的弛豫过程的观察成为可能，并分别发展成为新的光谱技术。激光光谱学已成为与物理学、化学、生物学及材料科学等密切相关的研究领域。【激光传感器】 激光传感器（laser transducer）利用激光技术进行测量的传感器。它由激光器、激光检测器和测量电路组成。激光传感器是新型测量仪表，它的优点是能实现无接触远距离测量，速度快，精度高，量程大，抗光、电干扰能力强等。【激光雷达】 激光雷达（laser radar）是指用激光器作为辐射源的雷达。激光雷达是激光技术与雷达技术相结合的产物 。由发射机 、天线 、接收机 、跟踪架及信息处理等部分组成。发射机是各种形式的激光器，如二氧化碳激光器、掺钕钇铝石榴石激光器、半导体激光器及波长可调谐的固体激光器等；天线是光学望远镜；接收机采用各种形式的光电探测器，如光电倍增管、半导体光电二极管、雪崩光电二极管、红外和可见光多元探测器件等。激光雷达采用脉冲或连续波2种工作方式，探测方法分直接探测与外差探测。【激光武器】 激光武器是一种利用定向发射的激光束直接毁伤目标或使之失效的定向能武器。根据作战用途的不同，激光武器可分为战术激光武器和战略激光武器两大类。武器系统主要由激光器和跟踪、瞄准、发射装置等部分组成，目前通常采用的激光器有化学激光器、固体激光器、CO2激光器等。激光武器具有攻击速度快、转向灵活、可实现精确打击、不受电磁干扰等优点，但也存在易受天气和环境影响等弱点。激光武器已有30多年的发展历史，其关键技术也已取得突破，美国、俄罗斯、法国、以色列等国都成功进行了各种激光打靶试验。目前低能激光武器已经投入使用，主要用于干扰和致盲较近距离的光电传感器，以及攻击人眼和一些增强型观测设备；高能激光武器主要采用化学激光器，按照现有的水平，今后5—10年内可望在地面和空中平台上部署使用，用于战术防空、战区反导和反卫星作战等。【激光武器的分类】 不同功率密度，不同输出波形，不同波长的激光，在与不同目标材料相互作用时，会产生不同的杀伤破坏效应。用激光作为“死光”武器，不能像在激光加工中那样借助于透镜聚焦，而必须大大提高激光器的输出功率，作战时可根据不同的需要选择适当的激光器。目前，激光器的种类繁多，名称各异，有体积整整占据一幢大楼、功率为上万亿瓦、用于引发核聚变的激光器，也有比人的指甲还小、输出功率仅有几毫瓦、用于光电通信的半导体激光器。按工作介质区分，目前有固体激光器、液体激光器和分子型、离子型、准分子型的气体激光器等。同时，按其发射位置可分为天基、陆基、舰载。车载和机载等类型，按其用途还可分为战术型和战略型两类。 1．战术激光武器 战术激光武撂是利用激光作为能量，是像常规武器那样直接杀伤敌方人员、击毁坦克、飞机等，打击距离一般可达20公里。这种武器的主要代表有激光枪和激光炮，它们能够发出很强的激光束来打击敌人。1978年3月，世界上的第一支激光枪在美国诞生。激光枪的样式与普通步枪没有太大区别，主要由四大部分组成：激光器、激励器、击发器和枪托。目前，国外已有一种红宝石袖珍式激光枪，外形和大小与美国的派克钢笔相当。但它能在距人几米之外烧毁衣服、烧穿皮肉，且无声响，在不知不觉中致人死命，并可在一定的距离内，使火药爆炸，使夜视仪、红外或激光测距仪等光电设备失效。还有7种稍大重量与机枪相仿的小巧激光枪，能击穿铜盔，在1500米的距离上烧伤皮肉、致瞎眼睛等。 战术激光武器的"挖眼术"不但能造成飞机失控、机毁人亡，或使炮手丧失战斗能力，而且由于参战士兵不知对方激光武器会在何时何地出现，常常受到沉重的心理压力。因此，激光武器又具有常规武器所不具备的威慑作用。1982年英阿马岛战争中，英国在航空母舰和各类护卫舰上就安装有激光致盲武器，曾使阿根廷的多架飞机失控、坠毁或误入英军的射击火网。 2．战略激光武器 战略激光武器可攻击数千公里之外的洲际导弹；可攻击太空中的侦察卫星和通信卫星等。例如，1975年11月，美国的两颗监视导弹发射井的侦察卫星在飞抵西伯利亚上空时，被前苏联的“反卫星”陆基激光武器击中，并变成“瞎子”。因此，高基高能激光武器是夺取宇宙空间优势的理想武器之一，也是军事大国不惜耗费巨资进行激烈争夺的根本原因。据外刊透露，自70年代以来，美俄两国都分别以多种名义进行了数十次反卫星激光武器的试验。 目前，反战略导弹激光武器的研制种类有化学激光器、准分子激光器、自由电子激光器和调射线激光器。例如：自由电子激光器具有输出功率大、光束质量好、转换效率高、可调范围宽等优点。但是，自由电子激光器体积庞大，只适宜安装在地面上，供陆基激光武器使用。作战时，强激光束首先射到处于空间高轨道上的中断反射镜。中断反射镜将激光束反射到处于低轨道的作战反射镜，作战反射镜再使激光束瞄准目标，实施攻击。通过这样的两次反射，设置在地面的自由电子激光武器，就可攻击从世界上任何地方发射的战略导弹。 高基高能激光武器是高能激光武器与航天器相结合的产物。当这种激光器沿着空间轨道游戈时，一旦发现对方目标，即可投入战斗。由于它部署在宇宙空间，居高临下，视野广阔，更是如虎添翼。在实际战斗中，可用它对对方的空中目标实施闪电般的攻击，以摧毁对方的侦察卫星、预警卫星、通信卫星、气象卫星，甚至能将对方的洲际导弹摧毁在助推的上升阶段。【激光玻璃】 激光玻璃是一种以玻璃为基质的固体激光材料。它广泛应用于各类型固体激光光器中，并成为高功率和高能量激光器的主要激光材料。 激光玻璃由基质玻璃和激活离子两部分组成。激光玻璃各种物理化学性质主要由基质玻璃决定，而它的光谱性质则主要由激活离子决定。但是基质玻璃与激活离子彼此间互相作用，所以激活离子对激光玻璃的物理化学性质有一定的影响，而基质玻璃对它的光谱性质的影响有时还是相当重要的。【激光历史】 1958年，美国科学家肖洛和汤斯发现了一种神奇的现象：当他们将内光灯泡所发射的光照在一种稀土晶体上时，晶体的分子会发出鲜艳的、始终会聚在一起的强光。根据这一现象，他们提出了"激光原理"，即物质在受到与其分子固有振荡频率相同的能量激励时，都会产生这种不发散的强光--激光。他们为此发现了重要论文。 肖洛和汤斯的研究成果发表之后，各国科学家纷纷提出各种实验方案，但都未获成功。1960年5月15日，美国加利福尼亚州休斯实验室的科学家梅曼宣布获得了波长为0.6943微米的激光，这是人类有史以来获得的第一束激光，梅曼因而也成为世界上第一个将激光引入实用领域的科学家。 1960年7月7日，梅曼宣布世界上第一台激光器由诞生，梅曼的方案是，利用一个高强闪光灯管，来刺激在红宝石色水晶里的铬原子，从而产生一条相当集中的纤细红色光柱，当它射向某一点时，可使其达到比太阳表面还高的温度。 前苏联科学家H.Γ.巴索夫于1960年发明了半导体激光器。半导体激光器的结构通常由P层、N层和形成双异质结的有源层构成。其特点是：尺寸小，耦合效率高，响应速度快，波长和尺寸与光纤尺寸适配，可直接调制，相干性好。【中国激光研究新进展对军事科学意义重大】 据中国科学院消息，经过中国科学院物理所王树铎研究开发小组人员的努力，首次实现了对大面积准分子激光能量的直接测量，其有效测量直径达100mm，在热释电型激光探测器的尺寸上为世界之最。经过与中国原子能科学研究院的有关专家合作以及在国家实验室进行的试验表明，此系统在不同能量区域(10-20J和100-200mJ)均达到了预期的技术指标。 据介绍，激光聚变研究是一个很有发展前途的能源开发课题，激光可控热核聚变反应必将给人类生活带来新的转折。激光聚变在军事科学研究中也具有重要意义。在激光聚变实验，特别是在间接驱动聚变研究中，为了生产强的辐射驱动场，人们正在追求高的X光转换效率，良好的辐射输运环境，最佳的辐射驱动场。在这些研究过程中，对准分子激光的能量进行直接监测和研究是非常重要的。 该项研究成果表明，该项目的研究开发除了有实力对已开发的产品市场不断开拓外，对国家正在发展的应用需求项目也具备了承担和开发能力。【“激光革命”意义非凡】 现代社会中，信息的作用越来越重要，谁掌握的信息越迅速、越准确、越丰富，谁也就更加掌握了主动权，也就有更多成功的机会。激光的出现引发了一场信息革命，从VCD、DVD光盘到激光照排，激光的使用大大提高了效率，以及方便人们保存和提取信息，“激光革命” 意义非凡。激光的空间控制性和时间控制性很好，对加工对象的材质、形状、尺寸和加工环境的自由度都很大，特别适用于自动化加工，激光加工系统与计算机数控技术相结合可构成高效自动化加工设备，已成为企业实行适时生产的关键技术，为优质、高效和低成本的加工生产开辟了广阔的前景。目前，激光技术已经融入我们的日常生活之中了，在未来的岁月中，激光会带给我们更多的奇迹。 激光是现代新光源，具有方向性好、亮度高、单色性好等特点而被广泛应用，如激光测距、激光钻孔和切割、地震监测、激光手术、激光唱头等。激光武器产生的独特烧蚀效应、激波效应和辐射效应，已被广泛运用于防空、反坦克、轰炸机等方面，并已显示了它的神奇威力。我国的激光产业有两大龙头，南有大族激光，北有 G科达（600986），有趣的是，这两只激光股的流通盘分别只有5468万股和4953万股，属袖珍型，但G科达的股价却不及大族激光的零头，后市有很强的爆发潜力。G科达主业是激光电子产品，公司与外资合作，生产具有国际先进技术水平的激光头及相关电子产品，公司安装运行24条生产线，生产三类机种多个型号的激光头产品，可年加工各种激光头4800万件，成为我国最大的激光头生产基地，与行内的“大族激光”双雄鼎立。G科达控股子公司东营科英激光电子有限公司，其经营范围为生产销售电子激光头、机芯及相关产品，主导产品数字解码激光头广泛用于电脑、影碟机、游戏机等高科技电子产品，当前主要客户有LG 电子、华硕电脑、建兴电子等著名IT厂商，由于激光头及其系列产品凝聚着光学、电子、精密机械、微电脑、新材料、微细加工等高新技术之精华，是当今最先端科技的结晶，应用前景非常广阔，公司的激光产业今后可望高速增长。 另外G科达的母公司科达实业在G科达05年年报上承诺，“青岛液化石油气低温常压储运工程项目” 建成后将注入到上市公司，使G科达控股华东最大的液化石油气基地项目，创造了一个巨大的利润增长点，因为液化石油气是卖方市场，而且价格还有暴升的可能，公司发展前景堪称一流。G科达与大族激光同是我国激光电子的两大巨子，正在形成激光和液化石油气建设项目两大拳头产业，特别是液化石油气项目注入后公司业绩将会暴增，而现时流通盘不到5000万股，股价在净资产值附近，远离8.6元的发行价，具有不错的投资投机价值，近期主力在底部正大举介入，后市有望绝尘而去，值得密切关注。激光学是20世纪60年代发展起来的一门新兴学科，是继原子能、计算机和半导体技术之后的重大科技成果之一。 【激光测速】激光测速是对被测物体进行两次有特定时间间隔的激光测距， 取得在该一时段内被测物体的移动距离，从而得到该被测物体的移动速度。 因此，激光测速具有以下几个特点： 1、由于该激光光束基本为射线，估测速距离相对于雷达测速有效距离远，可测1000M外； 2、测速精度高，误差<1公里； 3、鉴于激光测速的原理，激光光束必须要瞄准垂直与激光光束的平面反射点，又由于被测车辆距离太远、且处于移动状态，或者车体平面不大，而导致激光测速成功率低、难度大，特别是执勤警员的工作强度很大、很易疲劳。 4、鉴于激光测速的原理，激光测速器不可能具备在运 动中使用，只能在静止状态下应用；因此，激光测速仪不能称之为“流动电子警察”。在静止状态下使用时，司机很容易发现有检测，因此达不到预期目的。 5、价格昂贵，现在经过正规途径进口的激光测速仪（不含取景和控制部分）价格至少在一万美金左右。
较高水平的有：测绘学报，武汉大学学报信息版，测绘通报，黑龙江省和湖北省办的省级测绘杂志。以上是公开版的通用类测绘杂志。还有分专业的如地理信息世界，装备类的，标准类的，军事类的等等。要发表文章的捷径是找熟悉的教师推荐。
本文介绍了一种基于激光雷达数据的激光网络自动驾驶三维目标检测方法——LaserNet。高效的处理结果来自于在传感器的自然距离视图中处理激光雷达数据。在激光雷达视场范围内的操作有许多挑战，不仅包括遮挡和尺度变化，还有基于传感器如何捕获数据来提供全流程信息。
LaserNet通过以下几个步骤实现三维检测：
上图为深层聚合网络架构。列表示不同的分辨率级别，行表示聚合阶段。
上图为特征提取模块(左)和特征聚合模块(右)。虚线表示对特征图进行了卷积。
上图为自适应NMS。在两辆车并排放置的情况下，左边的虚线描述了产生的一组可能的预测。为了确定边界框是否封装了唯一的对象，使用预测的方差(如中间所示)来估计最坏情况下的重叠（如右图所示）。在本例中，由于实际重叠小于估计的最坏情况重叠，因此将保留这两个边界框。
上图为在训练集和验证集上的边界框上的预测分布的校准的图。结果表明，该模型不能学习KITTI上的概率分布，而能够学习较大的ATG4D上的分布。
【实验结果】
上表显示了与其他最先进的方法相比，LaserNet在验证集上的结果。像KITTI基准一样，我们计算了 汽车 0.7 IoU和自行车及行人0:5 IoU的平均精度(AP)。在这个数据集上，LaserNet在0-70米范围内表现优于现有的最先进的方法。此外，LaserNet在所有距离上都优于LiDAR-only方法，只有在附加图像数据提供最大价值的长距离上，车辆和自行车上的LiDAR-RGB方法优于LaserNet。
对ATG4D数据集进行消融研究，结果如上表所示。
预测概率分布。预测概率分布最大的改进是预测边界框架的分布。当仅预测平均边界框时，公式(6)为简单平均，公式(9)为框角损失。此外，边界框的得分在本例中是类概率。实验结果表明，性能上的损失是由于概率与边界框架的准确性没有很好地相关性导致的。
图像形成： Velodyne 64E激光雷达中的激光器并不是均匀间隔的。通过使用激光id将点映射到行，并在传感器捕获数据时直接处理数据，可以获得性能上的提高。
均值漂移聚类： 每个点独立地预测边界框的分布，通过均值漂移聚类将独立的预测组合起来实现降噪。
非极大值抑制： 当激光雷达的点稀疏时，有多个边界框的配置可以解释观测到的数据。通过预测各点的多模态分布，进一步提高了该方法的查全率。在生成多模态分布时，使用具有严格阈值的NMS是不合适的。或者，我们可以使用软NMS来重新评估置信度，但是这打破了对置信度的概率解释。通过自适应NMS算法，保持了概率解释，并获得了更好的性能。
对于自动驾驶而言， 运行时性能同样重要 。上表比较了LaserNet(在NVIDIA 1080Ti GPU上测量)和KITTI上现有方法的运行时的性能。Forward Pass是指运行网络所花费的时间，除Forward Pass外，总时间还包括预处理和后处理。由于在一个小的密集的范围视场内处理，LaserNet比目前最先进的方法快两倍。
使用训练集中的5,985个扫描点训练网络，并保留其余的扫描以进行验证。使用与之前相同的学习时间表对网络进行5万次迭代训练，并在单个GPU上使用12个批处理。为了避免在这个小的训练集上过度拟合，采用数据增强手段随机翻转范围图像，并在水平维度上随机像素移动。在这样一个小的数据集中，学习边界框上的概率分布，特别是多模态分布是非常困难的。因此，训练网络只检测车辆并预测边界框上的单峰概率分布。如上表所示，我们的方法在这个小数据集上的性能比当前最先进的鸟瞰图检测器差。
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激光不同于普通光源，它具有良好的单色性和相干性，使得激光广泛地应用于各类机械加工领域，下面是我整理了激光技术论文，有兴趣的亲可以来阅读一下!
简析激光切割技术
[摘 要]随着我国技术的发展，激光切割技术得到不断发展，应用范围日益广泛。本文主要是对激光切割技术的涵义、优点，国内外的发展现状及其数控激光切割技术的发展趋势进行分析论述，希望能够更好地了解应用激光切割技术。
[关键词]激光;激光技术;发展趋势
中图分类号：TG485 文献标识码：A 文章编号：1009-914X(2015)26-0097-01
激光技术是20世纪伟大的发明之一，自1960年第一台激光器问世以来，固体激光器、气体激光器、半导体激光器以及准分子激光器陆续诞生;激光不同于普通光源，它具有良好的单色性和相干性，很好的方向性，极高的能量密度，这些特点使得激光广泛地应用于各类机械加工领域，如激光切割、焊接、激光淬火、激光打标等等，而激光切割被认为是激光技术应用中最成熟的工艺。下文将对激光切割技术的相关内容进行详细的论述。
一、激光切割的概述
1.激光切割的涵义
激光切割是激光加工行业中最重要的一项应用技术，也是激光加工中应用最早、使用最多的加工方法。激光切割是用聚焦镜将CO2激光束聚焦在材料表面使材料熔化，同时用与激光束同轴的压缩气体吹走被熔化的材料，并使激光束与材料沿一定轨迹做相对运动，从而形成一定形状的切缝。激光切割技术经过近几年的发展，广泛应用于汽车、机车车辆制造、航空、化工、轻工、电器与电子、石油和冶金等工业部门中。
2.激光切割的优点
激光切割技术具有以下优点：
第一，精度高：定位精度0.05mm，重复定位精度0.02mm。
第二，切缝窄：激光束聚焦成很小的光点，使焦点处达到很高的功率密度，材料很快加热至气化程度，蒸发形成孔洞。随着光束与材料相对线性移动，使孔洞连续形成宽度很窄的切缝。切口宽度一般为0.10～0.20mm。
第三，切割面光滑：切割面无毛刺，切口表面粗糙度一般控制在Ra12.5以内。
第四，速度快：切割速度可达10m/min，最大定位速度可达70m/min，比线切割的速度快很多。
第五，切割质量好：无接触切割，切边受热影响很小，基本没有工件热变形，完全避免材料冲剪时形成的塌边，切缝一般不需要二次加工。
第六，不损伤工件：激光切割头不会与材料表面相接触，保证不划伤工件。
第七，不受被切材料的硬度影响：激光可以对钢板、不锈钢、铝合金板、硬质合金等进行加工，不管什么样的硬度，都可以进行无变形切割。
第八，不受工件外形的影响：激光加工柔性好，可以加工任意图形，可以切割管材及其他异型材。
第九，可以对非金属进行切割加工：如塑料、木材、PVC、皮革、纺织品和有机玻璃等。
第十，节约模具投资：激光加工不需模具，没有模具消耗，无须修理模具，节约更换模具时间，从而节省了加工费用，降低了生产成本，尤其适合大件产品的加工。
十一，节省材料：采用电脑编程，可以把不同外形的产品进行整张板材料套裁，最大限度地提高材料的利用率。
十二，缩短了新产品制造周期：新产品试制，数量小，结构不确定、随时会改动，根本不能出模具，激光切割机大大缩短了新产品制造周期，减少了模具投入。
二、国内外激光切割技术的现状
激光切割是激光加工中应用最早、使用最多的加工方法。以日本为例，目前已拥有CO2激光切割机2万多台，约占全球激光加工机总量的1/3，其中80%为激光切割设备。据统计，自1995年以来，CO2激光切割机的年生产量已超过500台左右，其中YAG激光切割机100多台。而我国至今却只有600多台套激光切割机在使用中。因此，在我国，激光切割技术的推广和应用潜力很大。随着我国国民经济的飞速发展，许多传统产业需要改造，许多钣金加工领域有待开发，许多工业城市也需要建立激光加工中心。
三、数控激光切割技术的发展前景
1.高速、高精度激光切割机及切割工艺
我国的数控激光切割机生产，经过近20年的发展已取得了很大成就。但与国外先进产品相比，还有较大差距，主要表现在切割机的运行速度低，动态精度差，配套功能不够，切割工艺参数不完善和切割断面质量不易保证等。为了进一步提高产品质量和生产率，必须生产出新型的高速、高精度的激光切割机，以满足国内日益增长的生产需要，数控激光割机应具备专用切割工艺参数，配有激光专用自动编程系统及自动排料、套料系统，减少编程时间，提高板材利用率。数控激光切割机如安装交换工作台，则可以大大提高生产率，充分利用激光能源，降低生产成本。
2.厚板激光切割技术的应用范围想着重工业的方向发展
由于大功率CO2激光器光束模式的改进和激光切割技术进步，使厚板激光切割技术的应用逐渐增加，同时由于切割工艺采用CNC控制激光切割精度高，因此，用激光切割代替等离子、氧乙炔为主的中厚板切割的趋势正迅速增长，激光切割正从轻工业的钣金加工业向建筑机械、桥梁、造船等重工业方向发展。
3.三维高精度大型数控激光切割机及其应用领域
工艺技术三维数控激光切割机主要应用于汽车制造、航空、建筑及难以加工的大型立体钣金件。其主要特点是：床身刚性好、加工范围大;龙门式结构能实现高速、高精度的切割;三维激光切割头不仅能沿X、Y、Z轴作直线运动，且能进行C轴旋转.数控系统采用5轴或6轴联动系统，具有空间立体编程简单、操作方便和可靠性高的特点。目前国内企业对三维激光切割机已经有需求，随着市场和经济的快速发展，在汽车、航空、机车及工程机械等行业对三维激光切割机的需求将会不断增大，因此，开发出性能好、工作可靠、使用方便的三维激光切割机，将使我国激光切割机的水平大大提高一步。
4.数控激光切割技术在农机制造中的应用
农业机械种类繁多，更新换代迅速，新产品研制周期长，而且多数种类的产品都属于小批量生产，农机产品的钣金加工件一般采用4～6mm钢板，板金件种类多，并且更新快，传统的农机产品板金加工件通常采用冲床方式，模具消耗大，通常一个大型的农机生产厂家用于模具存放的库房就近300m2，由此可见，农机部件的加工如果仍然停留在传统的方式，将严重制约产品的快速更新换代与技术开发，而数控激光切割技术的柔性加工优势就体现出来了。
四、结束语
随着装备制造业的快速发展，我国数控激光切割成套设备已进入快速增长期，年增长率达50%以上。应用行业包括：汽车、船舶、航空、核工业、机械制造、钢铁、纺织、石油、激光加工中心等。在2006年全国激光加工学术年会上，专家们认为：到“十一五”末期，我国每年至少需要1500多台套高功率数控激光切割机，到“十二五”末期，我国高功率数控激光切割机市场需求量将达到10000台套，其中除了通用的激光切割机之外，对高速高精度激光切割机、大幅面厚板激光切割机、三维立体数控激光切割机、航天航空用有色金属激光器切割机等高性能激光切割系统的需求也与日俱增。
参考文献
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[4] 李文轩.激光技术应用及前景[J]，经营管理者，2014(33).
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激光发展史激光以全新的姿态问世已二十余年。然而，发明激光器的历程却鲜为人知，至于发明者如何从事艰难曲折的探索，就更少人问津了。其实，每一项重大发明，都是科学家们智慧的结晶，里面包涵着他们的汗水和心血。自然，激光器的发明也不例外。 说得准确些，对激光的研究，只是到了20世纪50年代末才出现一个崭新阶段。在此之前，人们只对无线电波和微波有较深研究。科学家们把无线电波波长缩短到十米以内，使得世界性的通讯成为可能，那是30年代的事情。后来，随着速调管和空穴磁控管的发明，科学家便对厘米波的性质进行研究。二次世界大战中，由于射频和光谱学的发展，辐射波和原子只间的联系又重新被强调。大战期间，科学家们发明并研制了雷达（战争对雷达的制造起了推动的作用）。从技术本身来说，雷达是电磁波向超短波、微波发展的产物。大战以后，科学家又开创了微波波谱学，目的是探索光谱的微波范围并把其推广到更短的波长。当时，哥仑比亚大学有一个由汤斯（C.H.Townes）领导的辐射实验小组，他们一直从事电磁方面以及毫米辐射波的研究。1951年，汤斯提出了微波激射器（Maser全称Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation）的概念。经过几年的努力，1954年汤斯和他的助手高顿（J. Cordon）、蔡格(H. Zeiger)发明了氨分子束微波激射器并使其正常运行。这为以后激光器的诞生奠定了基础。当时，汤斯希望微波激射器能产生波长为半毫米的微波，遗撼的是，激射器却输出波长为1。25cm的微波。微波激射器问世以后，科学家就希望能制造输出更短波长的激射器。汤斯认为可将微波推到红外区附近，甚至到可见光波段。1958年，肖洛（A.L.Schawlow）与汤斯合作，率先发表了在可见光频段工作的激射器的设计方案和理论计算。这又将激光研究推上了一个新阶段。现在，人们都知道，产生激光要具备两个重要条件：一是粒子数反转；二是谐振腔。值得注意的是，自1916年爱因斯坦提出受激辐射的概念以后，1940年前后就有人在研究气体放电实验中，观察到粒子反转现象。按当时的实验技术基础，就具备建立某种类型的激光器的条件。但为什么没能造出来呢？因为没有人，包括爱因斯坦本人没把受激辐射，粒子数反转，谐振腔联系在一起加以考虑。因而也把激光器的发明推迟了若干年。在研究激光器的过程中，应把引进谐振腔的功劳归于肖洛。肖洛长期从事光谱学研究。谐振腔的结构，就是从法——珀干涉仪那里得到启示的。正如肖洛自己所说：“我开始考虑光谐振器时，从两面彼此相向镜面的法——珀干涉仪结构着手研究，是很自然的。”实际上，干涉仪就是一种谐振器。肖洛在贝尔电话实验室的七年中，积累了大量数据，于1958年提出了有关激光的设想。几乎同时，许多实验室开始研究激光器的可能材料和方法，用固体作为工作物质的激光器的研究工作始于1958年。如肖洛所述：“我完全彻底地受到灌输，使我相信，可以在气体中做的任何事情，在固体中同样可以做，且在固体中做得更好些。因此，我开始探索、寻找固体激光器的材料…...”的确，不到一年，在1959年9月召开的第一次国际量子电子会议上，肖洛提出了用红宝石作为激光的工作物质。不久，肖洛又具体地描述了激光器的结构：“固体微波激射器的结构较为简单，实质上，它有一棒（红宝石），它的一端可作全反射，另一端几乎全反射，侧面作光抽运。”遗撼的是，肖洛没有得到足够的光能量使粒子数反转，因而没获成功。可喜的是，科学家迈曼（T.H.Maiman）巧妙地利用氙灯作光抽运，从而获得粒子数反转。于是，1960年6月，在Rochester大学，召开了一个有关光的相干性的会议，会议上，迈曼成功地操作了一台激光器。7月份，迈曼用红宝石制成的激光器被公布于众。至此，世界上第一台激光器宣告诞生。激光具有单色性，相干性等一系列极好的特性。从诞生那天开始，人们就预言了它的美好前景。20多年来，人们制造了输出各种不同波长的激光器，甚至是可调激光器。大功率激光器的研制成功，又开拓了新的领域。1977年出现的自由电子激光器，机制则完全不同，它的工作物质是具有极高能量的自由电子，人们可以期望通过这种激光器，实现连续大功率输出，而且覆盖频率范围可向长短两个方向发展。现在，激光应用已经遍及光学、医学、原子能、天文、地理、海洋等领域，它标志着新技术革命的发展。诚然，如果将激光发展的历史与电子学及航空发展的历史相比，你不得不意识到现在还是激光发展的早期阶段，更令人激动的美好前景将要来到。 能发1954年制成了第一台微波量子放大器，获得了高度相干的微波束。1958年A.L.肖洛和C.H.汤斯把微波量子放大器原理推广应用到光频范围，并指出了产生激光的方法。1960年T.H.梅曼等人制成了第一台红宝石激光器。1961年A.贾文等人制成了氦氖激光器。1962年R.N.霍耳等人创制了砷化镓半导体激光器。以后，激光器的种类就越来越多。按工作介质分，激光器可分为气体激光器、固体激光器、半导体激光器和染料激光器4大类。近来还发展了自由电子激光器，其工作介质是在周期性磁场中运动的高速电子束，激光波长可覆盖从微波到X射线的广阔波段。按工作方式分，有连续式、脉冲式、调Q和超短脉冲式等几类。大功率激光器通常都是脉冲式输出。各种不同种类的激光器所发射的激光波长已达数千种，最长的波长为微波波段的0.7毫米，最短波长为远紫外区的210埃，X射线波段的激光器也正在研究中。 除自由电子激光器外，各种激光器的基本工作原理均相同，装置的必不可少的组成部分包括激励（或抽运）、具有亚稳态能级的工作介质和谐振腔（ 见光学谐振腔）3部分。激励是工作介质吸收外来能量后激发到激发态，为实现并维持粒子数反转创造条件。激励方式有光学激励、电激励、化学激励和核能激励等。工作介质具有亚稳能级是使受激辐射占主导地位，从而实现光放大。谐振腔可使腔内的光子有一致的频率、相位和运行方向，从而使激光具有良好的定向性和相干性。 激光工作物质 是指用来实现粒子数反转并产生光的受激辐射放大作用的物质体系，有时也称为激光增益媒质，它们可以是固体（晶体、玻璃）、气体（原子气体、离子气体、分子气体）、半导体和液体等媒质。对激光工作物质的主要要求，是尽可能在其工作粒子的特定能级间实现较大程度的粒子数反转，并使这种反转在整个激光发射作用过程中尽可能有效地保持下去；为此，要求工作物质具有合适的能级结构和跃迁特性。 激励(泵浦)系统 是指为使激光工作物质实现并维持粒子数反转而提供能量来源的机构或装置。根据工作物质和激光器运转条件的不同，可以采取不同的激励方式和激励装置，常见的有以下四种。①光学激励(光泵)。是利用外界光源发出的光来辐照工作物质以实现粒子数反转的，整个激励装置，通常是由气体放电光源（如氙灯、氪灯）和聚光器组成。②气体放电激励。是利用在气体工作物质内发生的气体放电过程来实现粒子数反转的，整个激励装置通常由放电电极和放电电源组成。③化学激励。是利用在工作物质内部发生的化学反应过程来实现粒子数反转的，通常要求有适当的化学反应物和相应的引发措施。④核能激励。是利用小型核裂变反应所产生的裂变碎片、高能粒子或放射线来激励工作物质并实现粒子数反转的。 激光器的种类是很多的。下面，将分别从激光工作物质、激励方式、运转方式、输出波长范围等几个方面进行分类介绍。 按工作物质分类 根据工作物质物态的不同可把所有的激光器分为以下几大类：①固体（晶体和玻璃）激光器，这类激光器所采用的工作物质，是通过把能够产生受激辐射作用的金属离子掺入晶体或玻璃基质中构成发光中心而制成的；②气体激光器，它们所采用的工作物质是气体，并且根据气体中真正产生受激发射作用之工作粒子性质的不同，而进一步区分为原子气体激光器、离子气体激光器、分子气体激光器、准分子气体激光器等；③液体激光器，这类激光器所采用的工作物质主要包括两类，一类是有机荧光染料溶液，另一类是含有稀土金属离子的无机化合物溶液,其中金属离子（如Nd）起工作粒子作用，而无机化合物液体（如SeOCl）则起基质的作用；④半导体激光器，这类激光器是以一定的半导体材料作工作物质而产生受激发射作用，其原理是通过一定的激励方式(电注入、光泵或高能电子束注入)，在半导体物质的能带之间或能带与杂质能级之间，通过激发非平衡载流子而实现粒子数反转，从而产生光的受激发射作用；⑤自由电子激光器，这是一种特殊类型的新型激光器，工作物质为在空间周期变化磁场中高速运动的定向自由电子束，只要改变自由电子束的速度就可产生可调谐的相干电磁辐射，原则上其相干辐射谱可从X射线波段过渡到微波区域，因此具有很诱人的前景。 按激励方式分类 ①光泵式激光器。指以光泵方式激励的激光器，包括几乎是全部的固体激光器和液体激光器，以及少数气体激光器和半导体激光器。②电激励式激光器。大部分气体激光器均是采用气体放电（直流放电、交流放电、脉冲放电、电子束注入）方式进行激励，而一般常见的半导体激光器多是采用结电流注入方式进行激励，某些半导体激光器亦可采用高能电子束注入方式激励。③化学激光器。这是专门指利用化学反应释放的能量对工作物质进行激励的激光器，反希望产生的化学反应可分别采用光照引发、放电引发、化学引发。④核泵浦激光器。指专门利用小型核裂变反应所释放出的能量来激励工作物质的一类特种激光器，如核泵浦氦氩激光器等。 按运转方式分类 由于激光器所采用的工作物质、激励方式以及应用目的的不同，其运转方式和工作状态亦相应有所不同，从而可区分为以下几种主要的类型。①连续激光器，其工作特点是工作物质的激励和相应的激光输出，可以在一段较长的时间范围内以连续方式持续进行，以连续光源激励的固体激光器和以连续电激励方式工作的气体激光器及半导体激光器，均属此类。由于连续运转过程中往往不可避免地产生器件的过热效应，因此多数需采取适当的冷却措施。②单次脉冲激光器，对这类激光器而言，工作物质的激励和相应的激光发射，从时间上来说均是一个单次脉冲过程，一般的固体激光器、液体激光器以及某些特殊的气体激光器，均采用此方式运转，此时器件的热效应可以忽略，故可以不采取特殊的冷却措施。③重复脉冲激光器，这类器件的特点是其输出为一系列的重复激光脉冲，为此，器件可相应以重复脉冲的方式激励，或以连续方式进行激励但以一定方式调制激光振荡过程,以获得重复脉冲激光输出,通常亦要求对器件采取有效的冷却措施。④调激光器,这是专门指采用一定的 开关技术以获得较高输出功率的脉冲激光器，其工作原理是在工作物质的粒子数反转状态形成后并不使其产生激光振荡 (开关处于关闭状态)，待粒子数积累到足够高的程度后，突然瞬时打开 开关，从而可在较短的时间内（例如10～10秒）形成十分强的激光振荡和高功率脉冲激光输出（见技术'" class=link>激光调 技术）。⑤锁模激光器，这是一类采用锁模技术的特殊类型激光器，其工作特点是由共振腔内不同纵向模式之间有确定的相位关系，因此可获得一系列在时间上来看是等间隔的激光超短脉冲（脉宽10～10秒）序列，若进一步采用特殊的快速光开关技术，还可以从上述脉冲序列中选择出单一的超短激光脉冲（见激光锁模技术）。⑥单模和稳频激光器，单模激光器是指在采用一定的限模技术后处于单横模或单纵模状态运转的激光器，稳频激光器是指采用一定的自动控制措施使激光器输出波长或频率稳定在一定精度范围内的特殊激光器件，在某些情况下，还可以制成既是单模运转又具有频率自动稳定控制能力的特种激光器件（见激光稳频技术）。⑦可调谐激光器，在一般情况下，激光器的输出波长是固定不变的，但采用特殊的调谐技术后，使得某些激光器的输出激光波长，可在一定的范围内连续可控地发生变化，这一类激光器称为可调谐激光器（见激光调谐技术）。 按输出波段范围分类 根据输出激光波长范围之不同，可将各类激光器区分为以下几种。①远红外激光器，输出波长范围处于25～1000微米之间, 某些分子气体激光器以及自由电子激光器的激光输出即落入这一区域。②中红外激光器，指输出激光波长处于中红外区(2.5～25微米)的激光器件,代表者为CO分子气体激光器(10.6微米)、 CO分子气体激光器（5～6微米）。③近红外激光器,指输出激光波长处于近红外区（0.75～2.5微米）的激光器件，代表者为掺钕固体激光器（1.06微米）、CaAs半导体二极管激光器(约 0.8微米)和某些气体激光器等。④可见激光器，指输出激光波长处于可见光谱区（4000～7000埃或0.4～0.7微米）的一类激光器件，代表者为红宝石激光器 （6943埃）、 氦氖激光器（6328埃）、氩离子激光器（4880埃、5145埃）、氪离子激光器（4762埃、5208埃、5682埃、6471埃）以及一些可调谐染料激光器等。⑤近紫外激光器，其输出激光波长范围处于近紫外光谱区（2000～4000埃），代表者为氮分子激光器(3371埃)氟化氙(XeF)准分子激光器（3511埃、3531埃）、 氟化氪(KrF)准分子激光器(2490埃)以及某些可调谐染料激光器等⑥真空紫外激光器,其输出激光波长范围处于真空紫外光谱区(50～2000埃）代表者为（H）分子激光器 (1644～1098埃)、氙(Xe)准分子激光器（1730埃）等。⑦X射线激光器, 指输出波长处于X射线谱区（0.01～50埃）的激光器系统，目前软X 射线已研制成功，但仍处于探索阶段[编辑本段]激光器的发明 激光器的发明是20世纪科学技术的一项重大成就。它使人们终于有能力驾驶尺度极小、数量极大、运动极混乱的分子和原子的发光过程，从而获得产生、放大相干的红外线、可见光线和紫外线（以至X射线和γ射线）的能力。激光科学技术的兴起使人类对光的认识和利用达到了一个崭新的水平。 激光器的诞生史大致可以分为几个阶段，其中1916年爱因斯坦提出的受激辐射概念是其重要的理论基础。这一理论指出，处于高能态的物质粒子受到一个能量等于两个能级之间能量差的光子的作用，将转变到低能态，并产生第二个光子，同第一个光子同时发射出来，这就是受激辐射。这种辐射输出的光获得了放大，而且是相干光，即如多个光子的发射方向、频率、位相、偏振完全相同。 此后，量子力学的建立和发展使人们对物质的微观结构及运动规律有了更深入的认识，微观粒子的能级分布、跃迁和光子辐射等问题也得到了更有力的证明，这也在客观上更加完善了爱因斯坦的受激辐射理论，为激光器的产生进一步奠定了理论基础。20世纪40年代末，量子电子学诞生后，被很快应用于研究电磁辐射与各种微观粒子系统的相互作用，并研制出许多相应的器件。这些科学理论和技术的快速发展都为激光器的发明创造了条件。 如果一个系统中处于高能态的粒子数多于低能态的粒子数，就出现了粒子数的反转状态。那么只要有一个光子引发，就会迫使一个处于高能态的原子受激辐射出一个与之相同的光子，这两个光子又会引发其他原子受激辐射，这样就实现了光的放大；如果加上适当的谐振腔的反馈作用便形成光振荡，从而发射出激光。这就是激光器的工作原理。1951年，美国物理学家珀塞尔和庞德在实验中成功地造成了粒子数反转，并获得了每秒50千赫的受激辐射。稍后，美国物理学家查尔斯·汤斯以及苏联物理学家马索夫和普罗霍洛夫先后提出了利用原子和分子的受激辐射原理来产生和放大微波的设计。 然而上述的微波波谱学理论和实验研究大都属于“纯科学”，对于激光器到底能否研制成功，在当时还是很渺茫的。 但科学家的努力终究有了结果。1954年，前面提到的美国物理学家汤斯终于制成了第一台氨分子束微波激射器，成功地开创了利用分子和原子体系作为微波辐射相干放大器或振荡器的先例。 汤斯等人研制的微波激射器只产生了1.25厘米波长的微波，功率很小。生产和科技不断发展的需要推动科学家们去探索新的发光机理，以产生新的性能优异的光源。1958年，汤斯与姐夫阿瑟·肖洛将微波激射器与光学、光谱学的理论知识结合起来，提出了采用开式谐振腔的关键性建议，并预防了激光的相干性、方向性、线宽和噪音等性质。同期，巴索夫和普罗霍洛夫等人也提出了实现受激辐射光放大的原理性方案。 此后，世界上许多实验室都被卷入了一场激烈的研制竞赛，看谁能成功制造并运转世界上第一台激光器。 1960年，美国物理学家西奥多·梅曼在佛罗里达州迈阿密的研究实验室里，勉强赢得了这场世界范围内的研制竞赛。他用一个高强闪光灯管来刺激在红宝石水晶里的铬原子，从而产生一条相当集中的纤细红色光柱，当它射向某一点时，可使这一点达到比太阳还高的温度。 “梅曼设计”引起了科学界的震惊和怀疑，因为科学家们一直在注视和期待着的是氦氖激光器。 尽管梅曼是第一个将激光引入实用领域的科学家，但在法庭上，关于到底是谁发明了这项技术的争论，曾一度引起很大争议。竞争者之一就是“激光”(“受激辐射式光频放大器”的缩略词)一词的发明者戈登·古尔德。他在1957年攻读哥伦比亚大学博士学位时提出了这个词。与此同时，微波激射器的发明者汤斯与肖洛也发展了有关激光的概念。经法庭最终判决，汤斯因研究的书面工作早于古尔德9个月而成为胜者。不过梅曼的激光器的发明权却未受到动摇。 1960年12月，出生于伊朗的美国科学家贾万率人终于成功地制造并运转了全世界第一台气体激光器——氦氖激光器。1962年，有三组科学家几乎同时发明了半导体激光器。1966年，科学家们又研制成了波长可在一段范围内连续调节的有机染料激光器。此外，还有输出能量大、功率高，而且不依赖电网的化学激光器等纷纷问世。 由于激光器具备的种种突出特点，因而被很快运用于工业、农业、精密测量和探测、通讯与信息处理、医疗、军事等各方面，并在许多领域引起了革命性的突破。比如，人们利用激光集中而极高的能量，可以对各种材料进行加工，能够做到在一个针头上钻200个孔；激光作为一种在生物机体上引起刺激、变异、烧灼、汽化等效应的手段，已在医疗、农业的实际应用上取得了良好效果；在通信领域，一条用激光柱传送信号的光导电缆，可以携带相当于2万根电话铜线所携带的信息量；激光在军事上除用于通信、夜视、预警、测距等方面外，多种激光武器和激光制导武器也已经投入实用。 今后，随着人类对激光技术的进一步研究和发展，激光器的性能将进一步提升，成本将进一步降低，但是它的应用范围却还将继续扩大，并将发挥出越来越巨大的作用。