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無人駕駛時代，探尋激光雷達(dá)中的光學(xué)奧秘
叫車平臺無人駕駛的快車試營期間，您可有去體驗(yàn)一把無人駕駛車的乘坐？是否想了解無人駕駛技術(shù)的奧秘？今天我們與您一起探秘?zé)o人駕駛之“眼”——激光雷達(dá)技術(shù)，并通過對激光雷達(dá)中關(guān)鍵材料的光學(xué)檢測，逐漸了解和熟悉這項(xiàng)人類的黑科技。
激光雷達(dá)，是當(dāng)前無人駕駛汽車探知周圍環(huán)境的核心部件，它通過向目標(biāo)發(fā)射探測信號(激光束)，然后將接收到的從目標(biāo)物反射回來的信號與發(fā)射信號進(jìn)行比較，作適當(dāng)處理后，就可獲得目標(biāo)的有關(guān)信息，如目標(biāo)距離、方位、高度、速度、姿態(tài)、甚至形狀等參數(shù)，從而對目標(biāo)進(jìn)行探測、跟蹤和識別。
圖1 無人駕駛汽車激光雷達(dá)探測器示意圖
圖2 激光雷達(dá)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)示意圖
激光雷達(dá)系統(tǒng)由激光源、Flash激光雷達(dá)、相控陣、掃描儀、定位導(dǎo)航系統(tǒng)和傳感器七大部分組成。本篇我們主要討論激光雷達(dá)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)中的反射鏡以及保護(hù)罩等材料的光學(xué)特性研究。
激光雷達(dá)中關(guān)鍵材料的光學(xué)性能
反射率：激光雷達(dá)反射鏡會在一定角度內(nèi)旋轉(zhuǎn)，以達(dá)到更廣的視野，這就需要反射鏡對不同角度入射、不同波長的激光都有具有較高的反射率，而且不同角度下的反射率不能有明顯變化以保證成像精度，并能夠應(yīng)對不同波長的激光源。
透射率：雷達(dá)工作時，激光在光源、障礙物和接收器間傳播，以不同角度穿過鏡片、濾光片和保護(hù)罩等部件。因此，這些材料對一定波長范圍內(nèi)，按不同角度入射激光的透射率應(yīng)盡量一致，才能保證成像效果。
島津SolidSpec-3700i（DUV）是世界*使用三個檢測器的深紫外可見近紅外分光光度計(jì)，實(shí)現(xiàn)了從深紫外區(qū)到近紅外區(qū)的高靈敏度檢測（165nm-3300nm），并配備超大樣品室，可以直接安裝可變角絕對反射/透射率附件。
激光雷達(dá)中關(guān)鍵材料的光學(xué)性能測試
反射率測試
三維成像激光雷達(dá)波長范圍一般在800~2000nm，常用的有905nm，960nm等。激光雷達(dá)中的反射鏡一般為鍍膜玻璃材料，使用島津SolidSpec-3700i（DUV），在入射角分別為10°、20°、40°和60°時測試了該材料對不同角度入射光信號的反射效果。
圖5 鍍膜材料的反射率測定結(jié)果（s偏振光）
圖6 鍍膜材料的反射率測定結(jié)果（p偏振光）
圖5、6中，該材料在800-2000nm（近紅外）的反射率高，且反射率沒有隨著入射角的變化而發(fā)生明顯改變，可以判斷角度影響較小。同時未發(fā)現(xiàn)s偏振光和p偏振光的結(jié)果存在明顯差異，判斷偏振影響也較小。使用該鍍膜材料作為反射鏡，能夠助力激光雷達(dá)“明察秋毫”。
透射率測試
使用島津SolidSpec-3700i（DUV），在入射角分別為20°、40°、60°時測試了保護(hù)罩材料對不同角度入射光的透射效果。
圖7 濾光片透射率率測試結(jié)果（s偏振光）
圖7測試結(jié)果顯示，該面罩材料在350-500nm（可見區(qū)）范圍內(nèi)不透光，在500-2000nm范圍內(nèi)隨著入射角度變化，透射率也有明顯變化，可能對成像有一定影響。
結(jié)語
在科技創(chuàng)新令人目不暇給的今天，無人駕駛，作為其中一項(xiàng)尚有爭議的黑科技，已經(jīng)呼嘯著撲面而來。也許您對它期待已久，也許您選擇謹(jǐn)慎，但儀器的測試是最客觀的評價。通過對無人駕駛之眼——激光雷達(dá)中光學(xué)材料的檢測，島津SolidSpec-3700i（DUV）帶我們感受激光在雷達(dá)中的閃轉(zhuǎn)騰挪，揭密了這項(xiàng)黑科技的一角。在更多的了解之后，您對它的態(tài)度是否會發(fā)生變化呢？
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