激光技术和激光器是20世纪60年代出现的重大科学技术之一。激光技术与应用的迅猛发展,已与多个学科相结合,形成新兴的交叉学科,如光电子学、信息光学、激光光谱学、非线性光学、超快激光学、量子光学、光纤光学、导波光学、激光医学、激光生物学和激光化学等。这些交叉技术与新学科的出现,推动了传统产业和新兴产业的发展,使得激光器的应用范围扩展到国民经济的众多领域。
激光传感器由激光器、激光检测器和测量电路组成。激光传感器是新型测量仪表,它的优点是速度快、精度高、量程大、抗光和电干扰能力强等,能实现无接触远距离测量。其常用于激光测长、激光测距、激光测厚和激光测速等。
激光具有3个重要特性。①高方向性(即高定向性,光速发散角小)。激光束在几千米外的扩展范围不过几厘米。②高单色性。激光的频率宽度比普通光小10倍以上。③高亮度。利用激光束会聚最高可产生达几百万度的温度。
激光位移传感器和激光测距传感器是两种常见的激光传感器。①激光位移传感器。能够利用激光的高方向性、高单色性和高亮度等特点实现无接触远距离测量。激光位移传感器(磁致伸缩位移传感器)就是利用激光的这些优点制成的新型测量仪表,它的出现使位移测量的精度、可靠性得到极大的提高,也为非接触位移测量提供了有效的测量方法。②激光测距传感器。它的原理与无线雷达相同,将激光对准目标发射出去后,测量它的往返时间,再乘以光速即得到往返距离。由于激光具有高方向性、高单色性和高功率等优点,这些对于测远距离、判定目标方位、提高接收系统的信噪比和保证测量精度等都是很关键的,因此激光测距仪日益受到重视。
利用激光的高方向性、高单色性和高亮度等特点可实现无接触远距离测量。激光传感器常用于长度、距离、振动、速度和方位等物理量的测量,还可用于探伤和大气污染物的监测,无人驾驶汽车动态障碍检测等领域。