光束性能检测

激光雷达光束性能检测项目

激光雷达光束性能检测是确保激光雷达系统准确、可靠运行的关键环节，主要包括以下几个方面的内容：

1. 探测距离与范围：检测激光雷达的最大探测距离以及在不同距离下的探测准确性，确保其能够在设计要求的范围内有效工作。

2. 角分辨率：评估激光雷达在水平和垂直方向上的最小分辨角度，这对于构建高精度的三维点云图至关重要。

3. 测距精度与稳定性：通过测量激光往返时间（ToF）计算目标距离的准确性，以及多次测量结果的一致性，确保数据的可靠性。

4. 回波强度与信噪比：分析接收到的回波信号强度，以及信号与噪声的比例，评估激光雷达在不同环境条件下的目标识别能力。

5. 波束指向性与扩散角：检查激光束的聚焦程度和发散情况，确保光束能够精确指向目标并减少不必要的环境干扰。

6. 扫描模式与频率：对于机械旋转式激光雷达，检测扫描机构的稳定性和频率；对于固态激光雷达，则需评估电子扫描的灵活性和速度。

7. 环境光抗干扰能力：在不同光照条件下测试激光雷达的表现，确保其能在强光或变化光照环境中正常工作。

8. 深色物体检出率：评估激光雷达对低反射率（如黑色衣服或路面）物体的探测能力，这是城市和夜间驾驶场景中的重要考量。

9. 温度与湿度影响：在标准或极端的温度和湿度条件下测试激光雷达性能，确保其在各种气候条件下的稳定性。

10. 长期稳定性与寿命测试：长时间运行激光雷达，监测性能衰减情况，评估其工作寿命和可靠性。

激光性能参数定义

M2因子  

在激光科学中，参数M²也称为光束质量因子，表示光束到理想高斯光束的变化程度。它由光束的光束参数乘积(BPP)与相同波长的理想  

高斯光束的光束参数乘积(BPP)之比计算而得。它将激光束的发散度与能够达到的最小聚焦光斑大小联系起来。对于单模TEM00(高斯)  

激光束，M²为1。  

光束质量在很多应用中是重要的评价标准，在光纤通信中，为了与单模光纤耦合，需要M²因子接近1的光束。M²决定了已知直径的准  

直光束聚焦的紧密程度，焦点的直径跟随M²和辐照度的变化而变化，这在激光加工和激光焊接中是非常重要的，因为它决定了焊接位  

置的高能量密度。  

ISO标准规定了一种计算M²的方法，测量一组光束的直径，最大限度地减少误差来源。以下是主要步骤:  

-用无像差透镜聚焦。  

-使用ISO标准中详细的回归方程来拟合双曲线到X轴和Y轴的数据点，通过最小化测量误差来提高计算的准确性。  

-从拟合曲线中提取每个轴的θ、R、W0和M2的值。ISO标准还提出了一些关于直径测量的额外规则(特别是当使用ccd或cmos阵列传感器时):  

-用直径的三倍作为计算区域。  

-在进行测量之前一定要去除背景噪声。

激光性能检测范围

固体激光器（光纤激光器）

波长

输出功率

功率不稳定度

束散角

出口光束直径、束宽

光束质量因子

束腰直径、宽度

光束指向不稳定度

偏振度

阈值

电光转换效率

脉冲宽度（准连续型和脉冲型）

脉冲重复频率（准连续型和脉冲型）

输出能量（准连续型和脉冲型）

输出能量不稳定度（准连续型和脉冲型）

平均功率（准连续型和脉冲型） 

 半导体激光器

中心波长

峰值波长

谱宽度

输出光功率

平均功率（准连续型和脉冲型）

峰值功率（准连续型和脉冲型）

脉冲能量（准连续型和脉冲型）

工作电压

工作电流

阈值电流

斜率效率

脉冲宽度（准连续型和脉冲型）

脉冲重复频率（准连续型和脉冲型）

电光转换效率

温度-波长漂移系数

偏振度

光束宽度

光强分布

输出功率不稳定度

输出能量不稳定度（准连续型和脉冲型）

占空比

边模抑制比

截止频率 

工业激光器

输出功率

平均输出功率（准连续型和脉冲型）

输出功率不稳定度

光束质量因子

波长

半峰全宽

脉冲宽度（准连续型和脉冲型）

电光转换效率

光束直径

脉冲重复频率（准连续型和脉冲型）

单脉冲能量（准连续型和脉冲型）

脉冲宽度（准连续型和脉冲型）

脉冲重复频率（准连续型和脉冲型）

对光束束宽的定义方法

光斑尺寸：  

对光束束宽的定义有以下几种方法：  

1、1/n定义法  

在光强分布曲线上，相对光强为峰值光强的1/n处的两个点之间的距离定义为光束的束宽，一般n取值为e2或e，实际上是按照光强分布  

定义的。  

2、功率定义法  

在光强分布曲线上，占总功率能量的η处至峰值处距离定义为束宽w（z），常用的η有86.5%，63%。  

3、刀口法  

按能量来定义束宽，对应10%和90%能量截断点间的距离定义为束宽，可避免“1/n”方法用于计算无规则光束的困难，能用于计算  

无规则的和光束质量极差的光束的束宽。  

4、二阶矩定义法  

直角坐标系中，在z处x、y方向的束宽wx，wy按二阶矩方法定义为：束宽ω(z)随坐标z按双曲线  

规律向外扩展，z=0时，ω(0)为最小值，ω0称为束腰。  

瑞利长度：  

高斯光束的波阵面在束腰位置处为平面波，波阵面是由此开始传播的。波阵面从束腰位置向前传播，逐渐变成曲面，直到等相面曲率半  

径达到最小，此后变平。从束腰到达最小曲率半径位置两者之间的距离就称为瑞利范围，其大小由Z0来表示称为瑞利尺寸。在Z0≤Z  

范围内高斯光束可以近似认为是平行光束，光束的瑞利长度越大则准直性越好。  

发散角：  

一般用发散角描述激光的发散度，有多种方式去测量激光束的发散度，我们在这里描述两种激光束发散度的测量方法。  

方法1：  

使用一个已知焦距的透镜测量远场激光束发散度，显然完全发散θ=D/f，D是焦点位置的束腰半径，f是焦距。  

通过将CinCam分析仪放置在焦距处，并且直接在软件RayCi上输入焦距，就很容易实现光束发散度的测量。  

方法2：  

通过直接计算光束路径中的几个位置的光束尺寸进行测量，发散度由公式θ=2arctan[（D1-D2）/2L]算出，D1、D2是不同位置的光斑  

直径，L是两个被测光斑之间的距离。

激光FDA认证需要什么资料？

激光产品认证需要提供的资料如下：

1、申请表、中英文说明书、电路图、PCB布局图

2、元件清单、CD机芯规格书或JAQ报告（包括激光波长范围）

3、激光通路图，标签电子档

4、品保方面的检测流程图；生产、安装流程图

5、整机测试（如耐久性测试、震动测试、高温高湿测试）

6、完整样机两套