人眼安全多脉冲激光测距技术

      多脉冲激光测距模块体积小、重量轻、工作距离长，在便携式光电设备中的应用前景广阔。本文介绍了其工作原理、技术特点、国内外最新研究进展，并对其发展趋势进行了展望。

一、多脉冲激光测距模块的工作原理

激光测距模块通常由激光发射器、发射光学系统、接收光学系统、驱动电路、接收电路和集成控制电路组成。单脉冲激光测距模块发射一个激光脉冲并输出一个距离测量值。相反，多脉冲激光测距模块发射多个激光脉冲，采样多次，将采样结果处理为数字信号，提取回波信号，然后输出一个距离测量值。

二、多脉冲激光测距模块的优点

多脉冲激光测距模块具有以下技术优势：

在相同体积和重量条件下，工作距离更长：与单脉冲激光测距模块相比，多脉冲激光测距模组的检测灵敏度提高了2到3个数量级，允许在相同的体积和重量情况下工作距离更长。

稳定的回波和最小的距离数据抖动：由于使用了多脉冲信号处理技术，回波信号更加稳定，从而减少了数据抖动；在能见度低的情况下，这一优势更为更为明显。

更好的隐蔽性：与单脉冲激光测距模块相比，多脉冲激光测距模组由于其更高的探测灵敏度，通常输出低1到2个数量级的单脉冲能量，使其不太可能被敌方预警系统探测到，并提供更好的隐蔽效果。

三、 国内外研究进展

从事多脉冲激光测距技术研究的国际实体包括Vectronix（瑞士）、Jenoptik（德国）和Noptel（芬兰）。

                                                          图1:Vectronix系列测距模块

图1显示了瑞士Vectronix公司的几种典型的1550nm半导体多脉冲激光测距模块产品。5020和5042系列产品的工作距离分别为2.5km和4.5km，重量分别为120g和325g。在5000系列产品中，使用“光束整形器”元件来增加操作距离并减小激光发散角[1]，如图2所示。

                                                                       图2:Beamshaper工作原理

                                                                      图3:Noptel公司系列测距模块

   图3显示了芬兰Noptel公司的半导体多脉冲激光测距模块系列。其典型产品包括LRF-200、LRF-240和LRF-500。坦克的有效射程分别为1.8km、2.5km和4.5km，重量分别为66g、200g和470g。

                                                                 图4:Jenoptik系列测距模块

    图4显示了业纳的半导体多脉冲激光测距模块系列。他们的典型产品包括DLEM-20、DLEM-30和DLEM-45，工作距离分别为3公里、4.5公里和6公里，重量分别为33克、95克和160克。业纳自主研发半导体激光器，并利用自身优势完成了第二代产品升级，从而提高了性能。

    铒迪科技近10年来一直致力于眼睛安全多脉冲激光测距模块的研发。通过这一积累，他们形成了半导体、铒玻璃和光纤三大系列等多型号的眼睛安全多脉冲激光测距模块产品系列。这些产品已安装在舰载、机载、车载和单兵光电系统等各种平台上，累计产量近100000多台，得到了客户的积极反馈。

1.1535nm铒玻璃多脉冲激光测距模块

2. 905nm 半导体多脉冲激光测距模块

除上述标准产品外，铒迪科技还承接定制激光测距模块服务。

IV、 多脉冲激光测距技术的发展趋势

多脉冲激光测距模块因其体积小、重量轻、工作距离长而广泛应用于便携式光电设备中，成为激光测距技术研究的热点之一。近年来，多脉冲激光测距技术呈现出以下发展趋势：

工作波长已从905nm逐渐升级到1550nm。

早期的军用激光测距模块和目前大规模生产的民用高尔夫球场激光测距仪都使用905nm激光器作为光源。由于其高产量，它们相对便宜。与905nm激光器相比，1550nm激光器具有以下优点：①人眼对1550nm激光的最大允许曝光（MPE）更高，使1550nm激光比相同能量和功率的905nm激光对人眼更安全；②1550nm激光的大气衰减系数较低，导致与905nm激光相比，具有相同峰值功率的1550nm激光具有更长的工作距离；③1550nm激光在当前夜视系统的响应带之外，提供了更好的隐蔽性。因此，1550nm激光测距模块是未来的发展趋势。

多脉冲激光测距模块的尺寸和重量正在不断减小。

多脉冲激光测距模块集成在便携式光电设备中，如瞄准器和枪瞄准器。减小尺寸、重量和功耗（SWaP）是一个持续的主题。Vectronix、业纳和Noptel等外国制造商相继推出了微型激光测距模块产品，重量减轻到约25克。

新的多脉冲激光测距模块系统继续提高工作距离。Vectronix的光纤激光测距模块和Flir的铒玻璃激光测距模块的工作距离可达15km至20km，重量约为100g，代表了小型激光测距模块技术的先进水平。我们的铒迪科技已经实现了全球最轻（10g）和最小的短距离激光测距模块。