隨著自動駕駛、機器人導航、智慧交通和工業測繪等領域的快速發展，激光雷達作為核心感知傳感器，其技術水平和市場應用正迎來爆發式增長。

激光雷達通過發射激光束并接收反射信號，實現對周圍環境的三維重構，其性能直接決定了系統感知的精度和可靠性。

在眾多性能參數中，激光發散角是一項關鍵指標，它影響著雷達的角度分辨率、探測距離和測量精度。因此，準確測試激光發散角，對于激光雷達的研發、生產及質量管控具有重要意義。

一、激光發散角概述

激光發散角描述的是激光束在傳播過程中橫截面尺寸隨距離擴散的程度，通常定義為光束遠場發散全角度或半角度，單位為毫弧度。理想情況下激光具有良好的方向性，但由于衍射效應和光學系統像差，實際光束不可能完全平行。激光雷達中，半導體激光器、準直透鏡、擴束系統等組件的性能共同決定了最終的激光發散角。發散角越小，光束在遠場中能量越集中，角分辨率越高；反之，發散角過大將導致能量分散、空間分辨率下降。

二、激光發散角對激光雷達性能的影響

激光發散角直接影響多項關鍵性能指標。首先，在目標探測距離方面，發散角越小，單位立體角內的光功率密度越高，可探測距離越遠。對于自動駕駛汽車而言，遠距離探測障礙物依賴于小發散角激光束。其次，在角度分辨率上，發散角決定了兩個相鄰目標能否被區分開來，發散角過大會造成角向模糊，降低點云密度。此外，發散角還影響測距精度，發散角大導致光斑面積大，目標表面微小起伏會引起回波信號寬度和重心漂移，降低測距準確度。因此，激光雷達制造商在設計時需要嚴格控制發散角，在滿足人眼安全要求的條件下盡量優化光束質量。

三、激光發散角測試流程

激光雷達發散角測試須在規范的實驗室環境中進行，以確保數據的可重復性和準確性。典型測試流程如下：

1、測試準備階段

將激光雷達固定于精密轉臺或光學平臺上，確保激光器穩定工作于額定條件下。設置環境溫度、濕度、潔凈度等級，避免環境光干擾。

2、光束分析系統搭建

采用CCD/CMOS光束分析儀或刀口法、狹縫掃描式光束輪廓儀，配合長焦透鏡或縮束系統，保證傳感器可完整捕獲光斑截面。測量前需對系統進行背景噪聲扣除和像素響應均勻性校正。

3、數據采集

在激光傳播路徑上選取兩個或多個不同距離的截面（距離差需滿足遠場條件，一般大于瑞利長度），分別記錄光斑的強度分布。通過計算光斑直徑（常見的定義有1/e2、D4σ或二階矩法），擬合光束直徑隨距離的變化曲線，線性回歸得到發散角。

4、數據處理與不確定度分析

至少重復測試三次，取平均值。考慮到環境擾動、定位誤差和探測器噪聲，應給出擴展不確定度。

四、激光發散角測試方法

常用的激光發散角測試方法包括：

直接遠場光斑成像法：在遠場位置放置漫反射屏，用熱釋電相機或CMOS相機拍攝光斑，通過數字圖像處理計算光斑邊界，結合距離換算發散角。該方法直觀、快速，適合批量測試。

刀口掃描法：利用精密移動刀口逐步遮擋光束，測量透過功率隨刀口位置的變化曲線，微分得到光斑強度分布，進而計算直徑。該方法精度高，但速度較慢。

狹縫掃描式光束輪廓儀法：采用旋轉狹縫或陣列探測器掃描光斑二維強度分布，測量數據直接反映真實光強，適合小發散角激光雷達。

透鏡變換法/聚焦法：將待測激光束用長焦透鏡聚焦，測量焦平面上的光斑直徑，通過近軸光學公式反推發散角。該方法適用于發散角極小的情況，但需要考慮透鏡像差修正。

對于激光雷達而言，因光束常為橢圓形或存在散斑效應，通常需要分別測量水平方向和垂直方向的發散角。測試時須保證激光器的脈沖或連續工作模式與實際使用一致，避免脈沖熱效應引起發散角變化。

五、激光雷達發散角測試機構——深圳中為檢驗

激光發散角測試不僅需要高精度設備，更依賴豐富的工程經驗和專業的技術能力。

深圳中為檢驗作為一家聚焦激光及能效產品檢測認證的第三方機構，在激光雷達人眼安全檢測和性能參數測試領域擁有多年技術積累。中為檢驗配備符合ISO 11146、IEC 60825等國際標準的光束質量分析系統，能夠為激光雷達研發企業提供包括發散角、束腰位置、M2因子、光斑橢圓度等在內的全套光束參數測試服務。

機構堅持客觀、公正、數據精準的原則，出具的測試報告可用于產品研發驗證、對標分析和質量管控。滿足激光雷達企業在不同開發階段對性能參數的測試需求，助力產業高質量發展。

激光發散角是評價激光雷達核心性能的關鍵參數，其測試需要科學的方法和嚴謹的流程。

通過規范的測試并與專業機構合作，企業可有效提升產品競爭力，推動激光雷達技術向更高精度、更遠探測距離的方向不斷演進。

如果您有激光雷達需要測試發散角，波長等參數，歡迎咨詢深圳中為檢驗。

咨詢熱線：18038017984（V信同號）