电磁波段与大气吸收率
图片来自NASA公开网络

和可见光一样,不同波长的电磁波(光波)在大气中传播时也会遇到阻挡或者吸收,这就如同可见光波段我们看到的雾霾,大雾或者沙尘暴一样。在可见光波段是晴空万里,但是在某些不可见波段传播距离可能不会超过一米。

附图是美国国家航空航天局关于大气对不同波段电磁波的吸收图谱。对于地球大气来说,即使在晴朗的天空下,对大部分电磁波的波段的吸收都是接近100%的。

1550纳米的波段是几个大气吸收率较低的波段,能够传播的距离更远,这是选择1550纳米波段激光进行远距离测距的一个重要原因。

另一个更重要的原因是,由于人眼构造的特点,400纳米到1400纳米的光线可以进入人眼到达视网膜(尽管人眼的感知波段只有400-760纳米)。这使得近红外不可见波段(760纳米~1400纳米)的激光对于人眼来说,会产生在没有任何光线感觉情况下的视网膜永久伤害。常见的905纳米激光和1064纳米波段的测距激光都属于这个范围,因此对激光安全性控制必须更加严格。

中波波段(1400纳米到1mm)以及远紫外部分波段(180纳米~315纳米)的电磁波会被角膜阻挡,不会进入人眼到达视网膜。因此,1550纳米的激光的防护安全是针对角膜的伤害,而不是针对视网膜的。

近紫外波段(315纳米~390纳米)会穿过角膜到达虹膜,但是不会进入晶状体,也不会到达视网膜。

1550纳米的激光对于远距离测距的优点:

  1. 大气吸收率低,同样能量的激光能够1550纳米波段可以在大气中传播到更远的地方。
  2. 对人眼来说更安全,不会直接到达视网膜。
  3. 对于军用领域来说,1550nm的激光更隐蔽,不容易被发现。905纳米和1064纳米波段通过微光夜视仪,包括一些民用摄像头都已经是可探测波段了。
  4. 因为波长比905nm和1064nm的激光更长,空气中的小直径颗粒对1550nm的激光传播影响更小。

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电磁波段与大气吸收

电磁波的大气窗口

最后修改日期: 2021年11月15日