用在激光雷达的波长选择,和通信的波长选择,二者略聊下差异
激光雷达的光在是大气中传输的,光路损耗主要考虑大气对光能量的吸收,咱们的可见光的波长范围的380nm-780nm,这个窗口刚好是大气的“高透”“低损耗”的光谱
所以,地球上的人,有湛蓝的天,碧绿的海,有着柳浪青青麦浪黄,有着日出江花红胜火....
太阳是光源,光通过大气,被眼睛所识别
雷达,也有光源(VCSEL、FP、DFB、ECL等等激光器),通过大气后,被物体反射,反射后的光通过透镜聚焦在光学探测器上(APD、PAD、SPAD、PIN、SiPM等等),然后转为电信号做测量分析
所谓的成也萧何败也萧何,人类进化好不容易在大气的高透光的波段,聚焦的焦点位于视网膜,万一焦点偏离的话,还可以配眼睛,近视镜或远视镜,将焦点牢牢锁在视网膜上,好看清楚这个五彩缤纷的世界
大气的低损耗波段,眼球的焦点,让我们感知颜色,也面临风险,激光雷达的光如果选这些波段,意味着很大的光能量,会瞬间灼伤眼睛,因为激光的全称叫做“受激辐射光放大器”,是通过干涉原理放大的光
所以,雷达选择的光的波长,有了矛盾,比如比可见光略长一点的905nm,是大气的一个略低损耗的窗口,但是,这个波长和可见光的波长很近,焦点也位于视网膜,对眼睛有灼伤风险。
总不能咱开车出去像皇上南巡,车两边放俩人敲锣,硄一下喊一声,雷达出行路人请闭眼。只能限制激光器的功率不能太大。
反过来,1550这个波段呢,焦点不在眼底,可大气的损耗也大啊,鱼和熊掌的关系。
再一个,就是水的影响,大自然的雨雪露霜,水汽的含量是变化的。相比较而言,9xxnm的水分子引起的损耗较小,15xxnm的波长水分子引起的损耗较大。
咱们光纤通信,也关注水的影响
光纤的要成成分是二氧化硅,氧和硅原子以玻璃态分布,如果光纤制造过程中含有水汽,也会引起很大的光学损耗,一方面选择的波长是避开水吸收峰,比如1310nm,比如1550nm,其次是可以对光纤做“脱水”的干燥处理,降低水分子或者氢氧根的含量,就能降低这个水汽吸收波段的损耗。
光纤可以脱水,三体人也可以脱水,但是车载激光雷达不能控制老天爷,这就是下雨天的雷达风险增大的原因。
灰尘,对于光纤通信和激光雷达,也都有响应,在两段光纤对接的过程中,如果有灰尘,会引起很大的损耗,这个损耗源于小,光纤是纤维,光的路径是微米级别的,
我们的PM2.5,灰尘颗粒度2.5μm左右,PM10,10μm左右的颗粒度,无论是挡住光斑,还是“硌”在光纤之间的引起的空气隙,都有很大的光学损耗。
而,灰尘对于雷达的影响,主要是多,密密麻麻的灰尘,对光各种散射,原计划的光的输出和接收光路,不剩下多少。