小型化激光顆粒物雷達的發展及激光器選型
? ? ? ? 借助激光顆粒物雷達的“鷹眼”般的視覺，如何更準確地“看見”并精準地追蹤空氣中那些纖細的微塵就成了一項極具挑戰的任務，而隨著該領域的不斷深入發展，傳統的僅能駐扎在大型的固定站點的“鷹眼”已逐漸被一款款的小巧、靈活、智能的“新鷹眼”所取代。而這場小型化的激光器浪潮的真正核心所在不僅僅體現了精密的光學技術的飛速的發展，更體現了電子的集成技術的飛速的發展尤其是其“心臟”的關鍵的抉擇——激光器的微型化的追求。
小型化：從“固定巨眼”到“隨身慧眼”
? ? ? ? 由于傳統的激光顆粒物雷達的發射與接收系統都比較龐大，其所帶來的運行的功耗高、設備的體積大等一系列的不良的弊端，使得其常常固定于監測站的樓頂或高塔等不可移動的場所上，對其靈活的移動性、便攜性等都提出了較高的要求?；诂F代的環境監測需求的不斷多元化、動態化，低空經濟的不斷發展，尤其是城市的污染監測越來越需要以密集的網格化的布點的形式來繪制出更為精細的污染圖譜，針對應急的監測要求也越來越迫切地要求設備能在突發的污染現場快速的部署上線甚至更進一步的將傳感設備的載體推向無人機、車載的平臺等等。基于雷達的不斷發展和應用，其體積的不斷小型化也已成為其發展的必然趨勢。
? ? ? ? 隨著對光學系統的不斷革新，如將傳統的非共軸的光路轉變為更緊湊的共軸或準共軸的光路等，大幅的縮減了設備的尺寸為此帶來的新機遇，也為此帶來了新的挑戰，而將分立的探測器、放大器等都集成于微型的芯片上則為此帶來了新的可能。同時，通過對先進的算法的加持，對因小型化可能帶來的性能的損失也能得到較好的補償，并實現了數據的實時的處理與云端的傳輸。手持式、書包大小的顆粒物雷達的問世之際，原本的“固定巨眼”便悄然地由“隨身的慧眼”所取代了。
“心臟”之選：激光器技術路線權衡
? ? ? ? 隨著對小型化的不斷追求，激光器的選擇就成為決定了設備的性能、成本與可靠性的關鍵所在。其如雷同的“心臟”般的輸出的激光的特性直接決定了這一系列的探測的精度、探測的距離的可控性以及對目標的靈敏度等。伴隨小型化的不斷推進，目前的半導體激光器與固體激光器（尤其是新興的微片激光器）都已在小型化的賽道上展現了各自的獨特的優勢和挑戰。
? ? ? ? 半導體激光器的廣泛應用同時，如邊發射型的EEL及面發射的VCSEL等其體積的微小、電光的轉換效率高、易于調制、壽命長且其相對的成本較低等一系列的突出特點，使其成為雷達的“天然盟友”。尤其是VCSEL的激光器其出射的光束的質量都比較優，且易于集成，對于現在的緊湊型的設計都非常的符合。然而，由于其輸出的功率相對有限，波長的選擇范圍也較為窄（尤其在對特定的氣溶膠成分的探測中就更為受限），且光束的質量也通常不能與固體激光器相比。其高的靈敏度和快的響應速度使其尤其適合短距離的常規污染物的高密度的網格化的監測或消費級的傳感設備的應用。
? ? ? ? 固體激光器以其高的脈沖峰值功率、優異的光束質量、穩定的波長的輸出使其具有更遠的探測距離和更高的信噪比等優點，尤其適用于遠距離的遙感或科研級的高精度的監測等高技術應用領域。但其傳統的這種形態體積大、功耗高，嚴重的限制了其在實際的應用中的廣泛推廣。隨著微片激光器的技術成熟，雷達小型化的發展也逐漸轉入了快車道。依托于對介質、調Q元件等的高度的集成于毫米級的芯片內，不僅保留了固體激光器的高的性能，而且實現了對固體激光器的革命性的小型化，體積可與半導體激光器相比。盡管其目前的成本尚高且對電的光效率也稍遜，但其綜合的性能卻明顯的優于半導體激光器，已經成為高端的便攜式、機載/車載雷達的理想的選擇。
? ? ? ? 采用對技術的前瞻性規劃和對未來的深入展望手段，我們才能更好地把握技術的發展方向，更好地為將來的技術突破指明方向。
? ? ? ? 唯有在對探測的性能（尤其是可達的最大距離、對目標的靈敏度、可達的最小的分辨率等）與設備的尺寸/功耗的對比中，才能對其所能達到的最終的應用場景（如對物體的識別、測量、追蹤、監控等）下出合理的選擇。目前，半導體的激光器已在中低端的大規模的的小型化的應用中占據了主流的位置，而微片的固體激光器則在高端、要求極為苛刻的移動的平臺與科研的領域都已逐步的快速的滲透了開來。
? ? ? ? 隨著微片激光器的不斷發展和小型化，激光顆粒物雷達的應用也將迎來一場蓬勃的發展。激光顆粒物雷達的不斷小型化之際，從最初的固定站點的巨型裝置到如今的可隨身攜帶的移動網格，我們的對空氣環境的感知也悄然地從原來的一維的靜態的感知轉變為了三維的動態的感知。在這場以“瘦身”的靜默中所帶來的“點睛之選”中，我們的技術不斷的精進都在為我們開辟了更清晰、更敏捷的守護那片無比不可或缺的、我們每一次的呼吸之間的天地。
? ? ? ? 基于小型化激光雷達對高性能核心光源的迫切需求，杏林睿光的MCA-R系列2ns微片激光器以其高峰值功率與緊湊體積，是高端移動監測平臺的理想選擇。詳細參數見下圖。
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