激光技術和激光器是二十世紀六十年代出現的最重大的科學技術之一。激光技術與應用的迅猛發(fā)展，已與多個學科相結合，形成新興的交叉學科，如光電子學、信息光學、激光光譜學、非線性光學、超快激光學、量子光學、光纖光學、導波光學、激光醫(yī)學、激光生物學、激光化學等。這些交叉技術與新的學科的出現，大大地推動了傳統產業(yè)和新興產業(yè)的發(fā)展，使得激光器的應用范圍擴展到幾乎國民經濟的所有領域。本文主要介紹激光傳感器的原理以及其主要應用領域。

激光傳感器原理

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(yōu)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。

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(tài)下，多數原子處于穩(wěn)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激發(fā)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(fā)下，處于能級E2 的原子會躍遷到低能級釋放能量而發(fā)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(yōu)勢，從而使頻率為v 的誘發(fā)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大的受激輻射光，簡稱激光。

激光傳感器工作時，先由激光發(fā)射二極管對準目標發(fā)射激光脈沖。經目標反射后激光向各方向散射。部分散射光返回到傳感器接收器，被光學系統接收后成像到雪崩光電二極管上。雪崩光電二極管是一種內部具有放大功能的光學傳感器，因此它能檢測極其微弱的光信號，并將其轉化為相應的電信號。 　常見的是激光測距傳感器，它通過記錄并處理從光脈沖發(fā)出到返回被接收所經歷的時間，即可測定目標距離。激光傳感器必須極其精確地測定傳輸時間，因為光速太快。

例如，光速約為3*10^8m/s，要想使分辨率達到1mm，則傳輸時間測距傳感器的電子電路必須能分辨出以下極短的時間：

0.001m/（3*10^8m/s）=3ps

要分辨出3ps的時間，這是對電子技術提出的過高要求，實現起來造價太高。但是如今的激光測距傳感器巧妙地避開了這一障礙，利用一種簡單的統計學原理，即平均法則實現了1mm的分辨率，并且能保證響應速度。