無論是光還是狹義的電波,其廣義上都是電磁波,傳播速度都是光速,只是頻率存在差異。按頻率由低到高排序依次為:無線電、微波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、γ射線。
以太陽輻射為例,太陽輻射主要集中在可見光部分(0.4~0.76μm),波長大于可見光的紅外線(>0.76μm)和小于可見光的紫外線(<0.4μm)的部分。在全部輻射能中,波長在0.15~4μm之間的占99%以上,且主要分布在可見光區(qū)和紅、紫外區(qū),可見光區(qū)占太陽輻射總能量的約50%,紅外區(qū)占約43%,紫外區(qū)的太陽輻射能很少,只占總量的約7%。
其中可見光是電磁波譜中人眼可以感知的部分,可見光譜沒有精確的范圍;一般人的眼睛可以感知的電磁波的波長在400~760nm之間,但還有一些人能夠感知到波長大約在380~780nm之間的電磁波。
不同波長的可見光和其對應(yīng)的顏色如下
紅 770~622nm
橙 622~597nm
黃 597~577nm
綠 577~492nm
紅外線是頻率介于微波與可見光之間的電磁波,波長在1mm至750nm之間,是頻率比紅光低的非可見光。一般分為以下三種
近紅外線(Near Infra-red, NIR):2.5μm ~ 0.7μm
中紅外線(Middle Infra-red, MIR):25μm ~ 2.5μm
遠紅外線(Far Infra-red, FIR):500μm ~ 25μm
激光是20世紀(jì)以來繼核能、電腦、半導(dǎo)體之后,人類的又一重大發(fā)明,被稱為“最快的刀”、“最準(zhǔn)的尺”、“最亮的光”。英文名Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation,意思是“通過受激輻射光擴大”。激光的英文全名已經(jīng)完全表達了制造激光的主要過程。激光的原理早在 1916年已被著名的猶太裔物理學(xué)家愛因斯坦發(fā)現(xiàn)。
原子受激輻射的光,故名“激光”:原子中的電子吸收能量后從低能級躍遷到高能級,再從高能級回落到低能級的時候,所釋放的能量以光子的形式放出。被引誘(激發(fā))出來的光子束(激光),其中的光子光學(xué)特性高度一致。因此激光相比普通光源單色性、方向性好,亮度更高。
從上述描述可以看出,激光的特性并非其波段,而是產(chǎn)生激光的形式——“受激輻射的擴大”。因此激光可以存在于多個波譜中,不同波段的激光的產(chǎn)生方式存在不同。
以可見激光為例,其一般見于激光水平儀(綠光)和激光筆、激光測距儀(紅光)。
早期的激光筆使用波長為633納米(nm)的氦氖(HeNe)氣體激光,通常用于產(chǎn)生能量不超過1mW的激光束。便宜點的激光筆使用波長接近670/650nm的深紅色激光二極管。貴點的則使用波長為635nm的紅-橙色二極管,這一波長更易于為人眼所識別。上海協(xié)堡研發(fā)的SLDS-A系列激光測距傳感器產(chǎn)品為波長635nm的可見激光,更宜于人眼識別。
所說的紅外線測距儀指的就是激光紅外線測距儀,也就是激光測距儀.
與可見激光相比,波長更長的近紅外激光的穿透性更好,且更不容易受太陽光影響,因此更多的應(yīng)用在了遠距離的激光雷達中。常見的波長有850nm,905nm和1550nm。
850nm的激光雷達一般用于近距。因為容易發(fā)生紅暴,紅暴是由于所發(fā)射的紅外線中包含可見光的成分。波長超過700nm的光線叫做紅外線,900nm以上的紅外線基本無紅暴,波長越短,紅暴越強,紅外線感應(yīng)度也越高。上海協(xié)堡研發(fā)的SLDS-D系列產(chǎn)品就是采用905nm紅外激光測距儀,可在室外強光下穩(wěn)定工作。激光測距傳感器采用905nm波長近紅外激光,該波長激光傳感器也相對成熟。
相較于1550 nm波長,905 nm的主要優(yōu)點是硅在該波長處吸收光子,而硅基光電探測器通常比探測1550 nm光所需的銦鎵砷(InGaAs)近紅外探測器更加成熟,從成本和整體成熟度方面來講是大批量應(yīng)用的必然選擇,性價比更高。
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