激光雷达的基本原理
超清晰！幾分鐘講清激光雷達的工作原理
因為地表植被會對這兩種光有較強的反射。（400nm到700nm為看見光范圍，之外分為：紫外線，紅外線。）
機載激光雷達Lidar的工作原理：
機載Lidar的四個組成部分：
1、Lidar：左右往復掃描地面。飛行時可以覆蓋很大的面積。
2、全球定位系統GPS接收器：用于追蹤飛機的高度和XY坐標。GPS能夠記錄激光發射時空間位置。
3、慣性測量單元：慣導，IMU。用于記錄飛機在空中時的姿態（測量俯仰、滾動、偏轉）。用于后期計算物體高程的精度。?
4、計算機：記錄飛機隊地面掃描所得到的全部數據。
組成部分如何配合工作的
1、Ldiar系統通過主動向地面發射激光來掃描地面。Lidar Pulse：Lidar激光產生并發射的一束光線。“回波”return：脈沖反射后被傳感器接受記錄的光線。ToF（time of Fly）
2、通過GPS我們獲得飛機的高度信息，然后高度信息減去距離，就是測量掃描地表的高程信息。
3、但是飛機在飛行中受到氣流影響會產生上下波動，需要慣導系統記錄起伏來校正數據。
有些激光脈沖是垂直從飛機上發射到地面稱為NADIR。但是大多數脈沖是傾斜發射的，稱為OFF-NADIR。所以Lidar系統在計算高程時還需考慮脈沖的角度。
機載Lidar的基本工作原理。
整個過程描述：Lidar系統從飛機上向地面發射激光，之后記錄脈沖從發射到返回飛機的時間。通過這個事件和光速得到了光走過的（單程）距離。之后通過GPS引入了飛機的高度、水平儀等設備獲取飛行姿態，以及脈沖的角度（安裝角度）等信息。來換算成實際高度。然后減去距離，得到地面的高程信息。同時GPS也返回了測量物體在地面的位置經緯度（x和y）。以上所有信息都記錄在計算機中。
多次回波：
一束激光的脈沖不僅僅反射一次。比如激光穿透一些東西后，一個點上，二次返回，三次返回。
【科普】5分鐘了解激光是如何產生的（激光原理—激光的生成）
1、材料粒子能級：
基態：最穩定的態；高能態：粒子壽命很短；
外加能量將基態例子泵浦（這個詞新鮮。使用光將電子從原子或分子中的較低能級升高（或“泵”）到較高能級的過程。）到高能態，大部分粒子以自發輻射的形式回到基態。
2、諧振腔
激光原理-這是我見過最通俗易懂的介紹 | Engineer Guy系列視頻（中文字幕）這個講諧振腔更形象。
兩端鍍銀的紅寶石缸內通過兩端反射光線，紅寶石的兩端驚人地相互平行，且距離不超過200nm。
在這個諧振腔里面：任何與軸線不對齊的光線最終只會從圓柱體的側面出來。
平行于軸線的光線不斷的增強，并且縮小了波長。鏡像端產生駐波，這意味著只有特定波長的光可以存在于腔內。通過正確的選擇紅寶石棒長，我們可以接近單一波長的激光特性。
其中一個鏡子或部分鍍銀鏡子上有一個小洞，允許光線逃脫，并形成激光光束。
激光的工作原理How Lasers Work - A Complete Guide
Laser:激光。light amplification by stimulated emission of radiation。受激輻射的光放大
L：light
A：amplification?
S：stimulated?
E：emission?
R：radiation
1971年愛因斯坦提出了受激發輻射的概念。
激光為何這么有用呢？為何他們無處不在？
激光擁有的三種獨特性質。
1、線寬：激光的純度也就是線寬，比任何其他光源都要窄。是一個頻率范圍較小的光，這個范圍越小，激光的線寬和質量就越好。相比白熾燈的線寬非常大，發出的光譜也很寬，所以它發出的光是白色的。（白光是可見光譜中所有顏色的疊加）。
窄線寬很有用，因為很多科學實驗想要分析具有確定能量的東西。（不同波長的光對應不同的能量，因此，單一能量的光源是有用的）
2、相干性：激光發出的光是相干光。這意味著他們具有相同的偏振方向和相位 。
換句話說：激光器能夠輸出高度相干的單色光。相對來說：LED的光也是單色的，但它發出的光并不相干。相干性很重要：因為所有的光子能量都在一起。
3、能量：激光能夠向一個小區域發射高強度光。（軍事和醫學應用上）
量子力學概念：受激吸收、自發輻射和受激輻射。三個量子過程。
1、受激吸收：Stimulated Absorption
我們需要一個由質子和中子組成的原子核（帶正電荷）和帶負電荷電子。
這個圖中的軌道，代表上面資料中的平行線。能級態。勢能。
光可以作為推動來激發電子，假設一個單位的光子，穿過低能態的電子，光子犧牲自己，把電子推到更高的能級（高能態）。光子被湮滅，但是它的能量成為被激發電子的一部分。（不同的材料具有不同的能級。而且，我們需要的光子的能量也必須是精確的，如果光子的能量太高，電子會被電離。）
2、自發輻射：Spontaneous Emission
電子在高能態不穩定：電子只會在高能態存在100ns左右。電子最終下落。（為何不穩定回落？推動它回落的是真空能量的微小擾動，量子力學效應。）（空間或者真空并不像我們想象的那樣是空的，事物不斷地出現和消失。正是這些真空事件擾亂了電子，這也是為什么物質具有鐵磁性的原因。）
光在100ns內，可以傳播29米。當電子從高能態下落是，它會釋放一個能量等于能級差值的光子。下落能級越高，光子的能量就越高。（如果釋放出的光子的能量值在可見光范圍，我們就認為他有顏色。）
3、受激輻射：Stimulated Emission
當光子與已經激發的電子相互作用時，就會發生這種現象。這種光子可以作為一種微擾，迫使電子退回到較低的能量狀態并發射光子。發射出的光子與激發它的光子是相同的：具有相同的頻率、相位、偏振，彼此相干。
如果我們能以某種方式雪崩式地進行這個過程，我們就會得到激光。這個基本上就是激光的機理。
光是一種波，它存在建設性和摧毀性的干涉（相長干涉和相消干涉）。諧振腔建設性相長干涉，高強度光束。?
總結
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