激光傳感器原理與激光特性及其分類與應用全解析

　　激光傳感器是利用激光技術進行測量的傳感器。它由激光器、激光檢測器和測量電路組成。激光傳感器是新型測量儀表，它的優點是能實現無接觸遠距離測量，速度快，精度高，量程大，抗光、電干擾能力強等。

　　光和激光器激光是20世紀60年代出現的最重大的科學技術成就之一。它發展迅速已廣泛應用于國防、生產、醫學和非電測量等各方面。激光與普通光不同，需要用激光器產生。激光器的工作物質，在正常狀態下，多數原子處于穩定的低能級E1，在適當頻率的外界光線的作用下，處于低能級的原子吸收光子能量受激發而躍遷到高能級E2。光子能量E=E2-E1=hv，式中h為普朗克常數，v為光子頻率。反之，在頻率為v的光的誘發下，處于能級E2的原子會躍遷到低能級釋放能量而發光，稱為受激輻射。激光器首先使工作物質的原子反常地多數處于高能級（即粒子數反轉分布），就能使受激輻射過程占優勢，從而使頻率為v的誘發光得到增強，并可通過平行的反射鏡形成雪崩式的放大作用而產生強大的受激輻射光，簡稱激光。

　　激光具有3個重要特性：

　?、俑叻较蛐裕锤叨ㄏ蛐?，光速發散角?。?，激光束在幾公里外的擴展范圍不過幾厘米；

　?、诟邌紊?，激光的頻率寬度比普通光小10倍以上；

　?、鄹吡炼?，利用激光束會聚最高可產生達幾百萬度的溫度。

　　激光器按工作物質可分為4種：

　?、俟腆w激光器：它的工作物質是固體。常用的有紅寶石激光器、摻釹的釔鋁石榴石激光器（即YAG激光器）和釹玻璃激光器等。它們的結構大致相同，特點是小而堅固、功率高，釹玻璃激光器是目前脈沖輸出功率最高的器件，已達到數十兆瓦。

　?、跉怏w激光器：它的工作物質為氣體?，F已有各種氣體原子、離子、金屬蒸氣、氣體分子激光器。常用的有二氧化碳激光器、氦氖激光器和一氧化碳激光器，其形狀如普通放電管，特點是輸出穩定，單色性好，壽命長，但功率較小，轉換效率較低。

　?、垡后w激光器：它又可分為螯合物激光器、無機液體激光器和有機染料激光器，其中最重要的是有機染料激光器，它的最大特點是波長連續可調。

　?、?a target='_blank' class='arckwlink_none'>半導體激光器：它是較年輕的一種激光器，其中較成熟的是砷化鎵激光器。特點是效率高、體積小、重量輕、結構簡單，適宜于在飛機、軍艦、坦克上以及步兵隨身攜帶?？芍瞥蓽y距儀和瞄準器。但輸出功率較小、定向性較差、受環境溫度影響較大。

　　激光傳感器應用

　　利用激光的高方向性、高單色性和高亮度等特點可實現無接觸遠距離測量。激光傳感器常用于長度、距離、振動、速度、方位等物理量的測量，還可用于探傷和大氣污染物的監測等。