905 нм или 1550 нм: что лучше для автомобильного лидара?
Автомобильные лидары вызывают все больший интерес, постепенно открывая новые возможности их применения. Лидар имеет два основных лазерных диапазона: 905 и 1550 нм. Мы обсудим преимущества и недостатки этих двух диапазонов, не рассматривая технические особенности обработки изображений. В системе лидар лазер генерирует лазерные импульсы, лазерный модулятор управляет направлением и каналами света через контроллер луча, а свет излучается на объекты через эмиссионную оптическую систему.
Длина волны является наиболее важным показателем лазеров, и обычно учитываются четыре фактора: безопасность для глаз человека, взаимодействие с атмосферой, дополнительные лазеры и фотоприемники. Лазер – это одноцветный луч с одной длиной волны. Различные лучи могут генерироваться разными генераторами в зависимости от цели использования: ультрафиолетовый (10-400 нм), видимый свет (390-780 нм) и инфракрасный свет (760 нм-1 мм). В диапазоне волн 400-1400 нм лазер может проходить через стекловидное тело и фокусироваться на сетчатке. Фоторецепторные клетки будут повреждены, если температура в сетчатке повысится более чем на 10°C. Лазеры с длиной волны ниже 400 нм или выше 1400 нм могут поглощаться хрусталиком и роговицей, поэтому мощные лазеры в таких диапазонах могут вызвать катаракту или ожог хрусталика. Лазеры ближнего инфракрасного диапазона, скорее всего, причинят вред человеческим глазам несмотря на то, что фоторецепторные клетки не чувствительны к таким лазерам.
Длина волны Потенциальная опасность
180-315 нм Ожег роговицы глаза, эквивалентный солнечному ожегу
315-400 нм Помутнение линз
400-780 нм Ожег сетчатки глаза
780-1400 нм Катаракта, ожег сетчатки глаза
1,4-3,0 µм Повреждение стекловидного тела глаза
3,0µм-1 мм Ожег роговицы глаза
Чтобы избежать повреждения человеческих глаз, используются два диапазона длинны волны с одновременной защитой глаз. Один находится в пределах 1000 нм с типичным значением 905 нм. Другая длина волны составляет от 1000 до 2000 нм, типичное значение составляет 1550 нм. При той же мощности эффективность защиты глаз лазера с длиной волны 1550 нм может быть в 40 раз выше, чем у лазера с длиной волны 905 нм, что позволяет использовать лидар с более высокой мощностью для достижения большей дальности обнаружения. Таким образом, мы можем сделать первый вывод: лазер с длиной волны 1550 нм обеспечивает лучшую безопасность для глаз при условии наличия защиты и большую дальность обнаружения, чем лазер с длиной волны 905 нм.
Второе преимущество 1550 нм по сравнению с 905 нм заключается в том, что первый обладает сильным проникновением в атмосферу и более высокой точностью обнаружения. Лазер 1550 нм обладает сильной помехоустойчивостью, лучшей коллимацией и яркостью луча. Эти преимущества позволяют лидару обладать более эффективным лазерным излучением и приемом, что позволяет добиться более точного распознавания объектов. Кроме того, 1550-нм лазер имеет лучшую расходимость луча, а диаметр пятна составляет 1/4 от диаметра 905-нм лазера на расстоянии 100 метров.
Одним из недостатков 1550-нм лазера по сравнению с 905-нм является низкая проникающая способность в дождливую и снежную погоду. Так же стоит отметить, что лидар с длиной волны 1550 нм обычно используют в волоконных лазерах, что является более сложной технологией, чем лидары с длиной волны 905 нм. Также очевидным недостатком таких лидаров является и высокая их стоимость, бОльшие размеры и высокое энергопотребление.
Соответствующие преимущества и недостатки надо учитывать при выборе в зависимости от целей использования лидара.