以激光器作為輻射源的雷達。激光雷達是雷達技術(shù)與激光技術(shù)相結合的產(chǎn)物，使雷達的工作波段擴展到光波波段。激光雷達的工作波段包括紅外光、可見(jiàn)光和紫外光。由于工作波長(cháng)較短，激光雷達的測量精度、分辨能力和抗干擾性能遠遠超過(guò)普通的微波雷達。
激光雷達的早期應用主要是精密測距。例如，用激光雷達測量地球上一點(diǎn)到月球的距離，測量精度能達到幾厘米。利用地面激光雷達對衛星合作目標的精密測距和跟蹤，可進(jìn)行地震預報。為此，可把一個(gè)帶有后向反射器的衛星發(fā)射到5900公里高的軌道上，激光雷達測距系統可以測出地球表面上數厘米的位移。小型激光雷達可用作距離的精密測量?jì)x器。激光雷達系統可以從地面、飛機、船艦和空間平臺上對目標進(jìn)行精密跟蹤。例如，用于兩個(gè)宇宙飛船交會(huì )、對接、分離、位置保持和監視。此外，激光雷達也可應用于空中交通管制、氣象預報以及土地測繪等方面。激光雷達在目標成像和目標識別方面的應用日益受到重視。激光雷達成像系統可以提供高分辨力的圖像。
性能特點(diǎn) 與普通的微波雷達相比，激光雷達具有窄波束、大帶寬、測速靈敏度高、隱蔽性好和穿透性好等突出的優(yōu)點(diǎn)。①窄波束:用實(shí)際可實(shí)現的天線(xiàn)孔徑,可以得到極窄的激光波束。例如,波長(cháng)為1微米、天線(xiàn)孔徑為1厘米時(shí)，可獲得0.1毫弧的波束寬度。窄波束使角度分辨力和測角精度提高。②大帶寬：高的工作頻率使激光雷達能獲得大的信號帶寬，所以有很高的測距精度和距離分辨力。③測速靈敏度高：高的工作頻率使多普勒頻率測量的靈敏度提高。④隱蔽性好：窄波束和小的天線(xiàn)孔徑，使激光雷達的隱蔽性較好。⑤對某些介質(zhì)的穿透性好：激光輻射可穿過(guò)某些介質(zhì)，如稠密的等離子體和海水，因此激光雷達可用于某些特殊場(chǎng)合，如海底探測等。
但是，光波在大氣中傳播時(shí)，會(huì )受到不同程度的吸收、散射、折射和色散。在可見(jiàn)光和紅外波段，大氣的吸收損失主要來(lái)源于水蒸汽和二氧化碳的諧振吸收作用。由于組成大氣的各種成分的濃度隨高度而變化，激光在大氣中的透射率是光束天頂角（以垂直于地面的方向為零）與雷達站址高度的函數。雨、霧、煙、霾的吸收和后向散射會(huì )嚴重縮短激光雷達的作用距離。大氣對光束的色散和折散，會(huì )影響雷達的分辨力和測量精度。為了滿(mǎn)足光束的空間相干性的要求，天線(xiàn)孔徑的最大尺寸和視場(chǎng)受到嚴格的限制。
工作原理 激光雷達的測距、測向和測速原理與普通雷達相同。激光器通常以脈沖方式工作，測距的普通方法是用計數器確定激光脈沖回波的時(shí)延。當激光器以連續波方式工作時(shí)，測距可采用邊帶調制方式，測量邊帶頻率成分的相位延遲。測量目標的多普勒頻率需要采用相干檢測接收機，并對激光器的譜線(xiàn)寬度、本振的穩定性等有一定的要求。激光雷達通常需要同時(shí)測量目標的距離和多普勒頻移。對目標的角跟蹤可采用圓錐掃描方法，或單脈沖法（見(jiàn)跟蹤雷達）。在激光雷達進(jìn)入跟蹤狀態(tài)之前，必須大致瞄準目標，這可以用控制反射鏡的方法或用寬角覆蓋的光-電接收技術(shù)實(shí)現。
相干檢測和非相干檢測 激光雷達根據檢測方式可分為相干檢測和非相干檢測兩類(lèi)（見(jiàn)圖）。非相干檢測較為簡(jiǎn)單，對激光的相干性要求不高，但它不能保存和提取信號中的相位信息。接收機由能量收集光學(xué)設備、濾光器(濾除雜波干擾)、光學(xué)探測器、光－電處理電路和判定裝置組成。相干檢測雷達，需用一對分光器把一部分連續振蕩波送到接收機作為本振信號，接收機前端由接收光學(xué)設備、濾光器和光-電探測器組成。本振和目標回波同時(shí)入射到光-電探測器上。探測器輸出的光電流包含一個(gè)光電混頻分量，其頻率決定于目標的多普勒頻移。相干檢測雷達較為復雜，因為對本振的穩定性有嚴格要求，對于分光器和反射鏡的準直程度以及接收孔徑內的空間相干性的要求也十分嚴格。
等效噪聲溫度 激光雷達接收機的靈敏度不象微波雷達那樣取決于接收機的內部熱噪聲，而是取決于量子效應。在大部分激光頻率上,單位頻帶的噪聲功率N0=hf。h為普朗克常數；f為頻率。若令κTe=hf，κ為玻耳茲曼常數,則Te稱(chēng)為激光接收機的等效噪聲溫度。例如,采用二氧化碳激光器,其波長(cháng)為10.6微米,則接收機等效噪聲溫度為 1360K。激光雷達接收機的等效噪聲溫度遠大于微波雷達接收機的等效噪聲溫度。
激光發(fā)射器 從遠紅外到紫外波段, 差不多在幾百個(gè)波長(cháng)上采用過(guò)固體、液體或氣體材料進(jìn)行光激射。這些激光器中的一部分在輸出功率、效率和相干性方面宜作雷達發(fā)射器，例如固體激光器中的紅寶石激光器、釹玻璃激光器，氣體激光器中的二氧化碳激光器，半導體激光器中的砷化鎵激光器。此外，還有新型的化學(xué)激光器，如氟化氫和氟化氘激光器等。
激光雷達方程 若目標尺寸遠小于雷達波束照射面，激光雷達最大作用距離R與各參量的關(guān)系可表示為
式中Pt為發(fā)射功率(瓦)；Ae為接收天線(xiàn)孔徑(米2)；σ為目標的雷達截面積(米2)；θB為發(fā)射波束寬度（弧度）；Smin為所要求的最小接收功率（瓦）;η為檢測器的量子效率；nP為所要求的信號光電子數；h為普朗克常數；f為激光頻率（赫）;B為視頻帶寬（赫）。在應用中還應計入大氣傳播損失和光學(xué)系統的傳輸損失。在目標尺寸遠大于波束照射面的情況下,上式中的σ應根據目標表面反射率、光波傳播方向以及波束照射面的大小來(lái)確定。
激光雷達
laser radar
用激光器作為輻射源的雷達。激光雷達是激光技術(shù)與雷達技術(shù)相結合的產(chǎn)物 。由發(fā)射機 、天線(xiàn) 、接收機 、跟蹤架及信息處理等部分組成。發(fā)射機是各種形式的激光器，如二氧化碳激光器、摻釹釔鋁石榴石激光器、半導體激光器及波長(cháng)可調諧的固體激光器等；天線(xiàn)是光學(xué)望遠鏡；接收機采用各種形式的光電探測器，如光電倍增管、半導體光電二極管、雪崩光電二極管、紅外和可見(jiàn)光多元探測器件等。激光雷達采用脈沖或連續波2 種工作方式 ，探測方法分直接探測與外差探測。
激光雷達在軍事上可用于對各種飛行目標軌跡的測量 。如對導彈和火箭初始段的跟蹤與測量，對飛機和巡航導彈的低仰角跟蹤測量 ，對 衛星的 精密定軌等 。激光雷達與紅外、電視等光電設備相結合，組成地面、艦載和機載的火力控制系統，對目標進(jìn)行搜索、識別、跟蹤和測量。由于激光雷達可以獲取目標的三維圖像及速度信息，有利于識別隱身目標。激光 雷達可以對大氣進(jìn)行監測 ，遙 測大氣中的污染和毒劑，還可測量大氣的溫度、濕度、風(fēng)速、能見(jiàn)度及云層高度。
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