半導(dǎo)體激光器是以直接帶隙半導(dǎo)體材料構(gòu)成的Pn結(jié)或Pin結(jié)為工作物質(zhì)的一種小型化激光器。半導(dǎo)體激光器工作物質(zhì)有幾十種，目前已制成激光器的半導(dǎo)體材料有砷化鎵(GaAs)、砷化銦(InAs)、銻化鋼(InSb)、硫化鎘(Cds)、碲化鎘(cdTe)、硒化鉛(PbSe)、碲化鉛(PbTe)等。半導(dǎo)體激光器的激勵(lì)方式主要有電注入式、光泵式和高能電子束激勵(lì)式。絕大多數(shù)半導(dǎo)體激光器的激勵(lì)方式是電注入，即給Pn結(jié)加正向電壓，以使在結(jié)平面區(qū)域產(chǎn)生受激發(fā)射，也就是說是個(gè)正向偏置的二極管，因此半導(dǎo)體激光器又稱為半導(dǎo)體激光器_極管。自世界上第一只半導(dǎo)體激光器在1962年問世以來，經(jīng)過幾十年來的研究，半導(dǎo)體激光器得到了驚人的發(fā)展，它的波長從紅外到藍(lán)綠光，覆蓋范圍逐漸擴(kuò)大，各項(xiàng)性能參數(shù)不斷提高，輸出功率由幾毫瓦提高到千瓦級(陣列器件)。在某些重要的應(yīng)用領(lǐng)域，過去常用的其他激光器已逐漸為半導(dǎo)體激光器所取代。

半導(dǎo)體泵浦固體激光器綜合了半導(dǎo)體激光器與固體激光器的優(yōu)點(diǎn)，具有體積小、重量輕、量子效率高的特點(diǎn)。通過泵浦激光T作物質(zhì)，輸出光束質(zhì)量好、時(shí)間相干性和空間相干性好的泵浦光，摒棄了半導(dǎo)體激光器光束質(zhì)量差、模式特性薺的缺點(diǎn)，與氙燈泵浦同體激光器相比具有泵浦效率高、T作壽命長、穩(wěn)定可靠的優(yōu)點(diǎn)。激光工作物質(zhì)可以選擇釹(Nd)、銩(Tm)、鈥(Ho)、鉺(Er)、鐿(Yb)、鋰(Li)、鉻(Cr)等，獲得從1．047～2．8μm的多種波。目前，半導(dǎo)體泵浦固體激光器的許多工程應(yīng)用問題已經(jīng)得到解決，是應(yīng)用前景最好、發(fā)展最快的一種激光器。

氣體激光器是目前種類較多、輸出激光波長最豐富、應(yīng)用最廣的一種激光器。其特點(diǎn)是激光輸出波長范圍較寬；氣體的光學(xué)均勻性較好，因此輸出的光束質(zhì)量好，其單色性、相干性和光束穩(wěn)定性好。

1.1.3高靈敏度接收機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)

激光雷達(dá)的接收單元由接收光學(xué)系統(tǒng)、光電探測器和回波檢測處理電路等組成，其功能是完成信號能量匯聚、濾波、光電轉(zhuǎn)變、放大和檢測等功能。對激光雷達(dá)接收單元設(shè)計(jì)的基本要求是：高接收靈敏度、高回波探測概率和低的虛警率。在工程應(yīng)用中，為提高激光測距機(jī)的性能而采用提高接收機(jī)靈敏度的技術(shù)途徑，要比采用提高發(fā)射機(jī)輸出功率的技術(shù)途徑更為合理、有效。提高激光回波接收靈敏度的方法主要是接收機(jī)選用適當(dāng)?shù)奶綔y方式和光電探測器。

探測器足激光接收機(jī)的核心部件，也是決定接收機(jī)性能的關(guān)鍵因素，因此，探測器的選擇和合理使用是激光接收機(jī)設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)。目前，用于激光探測的探測器可分為基于外光電效應(yīng)的光電倍增管和基于內(nèi)光電效應(yīng)的光電二極管及雪崩光電二極管等，由于雪崩光電二極管具有高的內(nèi)部增益、體積小、可靠性好等優(yōu)點(diǎn)，往往是工程應(yīng)用中的首選探測器件。

激光雷達(dá)的回波信號電路主要包括放大電路和閾值檢測電路。放大電路的設(shè)計(jì)要與回波信號的波形相匹配，對于不同的回波信號(如脈沖信號、連續(xù)波信號、準(zhǔn)連續(xù)信號或調(diào)頻信號等)，接收機(jī)要有與之相匹配的帶寬和增益。如對于脈沖工作體制的激光雷達(dá)，放大電路要有較寬的帶寬，同時(shí)還要采用時(shí)問增益控制技術(shù)，其放大器增益不是固定的，而是按激光雷達(dá)方程變化曲線設(shè)計(jì)的控制曲線，以抑制近距離后向散射，降低虛警，并使放大器豐要工作于線性放大區(qū)域。

閾值檢測電路是一個(gè)脈沖峰值比較器，確定回波到達(dá)的判據(jù)是回波脈沖幅值超過閾值。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是簡單，但存在兩個(gè)主要缺點(diǎn)。首先，只要有一個(gè)脈沖幅值首先超越閡值，檢測電路就會將其確定為回波，而不管它是同波脈沖還是雜波干擾脈沖，從而導(dǎo)致虛警；其次是回波脈沖幅度的變化會引起到達(dá)時(shí)間的誤差，從而導(dǎo)致測距誤差。在高精度激光測距機(jī)中，通常采用峰值采樣保持電路和恒比定時(shí)電路來減小測時(shí)誤差。

1.1.4終端信息處理技術(shù)

激光雷達(dá)終端信息處理系統(tǒng)的任務(wù)是既要完成對各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、激光器、掃描機(jī)構(gòu)及各信號處理電路的同步協(xié)調(diào)與控制，又要對接收機(jī)送出的信號進(jìn)行處理，獲取目標(biāo)的距離信息，對于成像激光雷達(dá)來說還要完成系統(tǒng)三維圖像數(shù)據(jù)的錄取、產(chǎn)生、處理、重構(gòu)等任務(wù)。

目前激光雷達(dá)的終端信息處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用主要采用大規(guī)模集成電路和計(jì)算機(jī)完成。其中測距單元可利用FPGA技術(shù)實(shí)現(xiàn)，在高精度激光雷達(dá)中還需采用精密測時(shí)技術(shù)。對于成像激光雷達(dá)來說，系統(tǒng)還需要解決圖像行的非線性掃描修正、幅度/距離圖像顯示等技術(shù)�；夭ㄐ盘柕姆�度量化采用模擬延時(shí)線和高速運(yùn)算放大器組成峰值保持器，采用高速A/D完成幅度量化。圖像數(shù)據(jù)采集由高速DSP完成，圖像處理及三維顯示可由工業(yè)控制計(jì)算機(jī)完成。