无人机搭载激光雷达（LiDAR）通过发射激光脉冲并接管反射信号，推算指标物体的距离和三维信息，宽泛利用于地形测绘、林业调查、电力巡检、城市建模等领域；无人机（UAV）搭载LiDAR系统拥有矫捷、高效、低成本蹬着势，但受限于载荷体积和功耗，其光学系统需在轻量化、高透光率、抗环境滋扰等方面进行优化。光学镜片作为激光发射与接管的主题组件，直接影响系统的测距精度、点云密度和信噪比。  

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一、无人机激光雷达光学系统组成  

无人机LiDAR的光学系统重要蕴含激光发射？椤⒔庸苣？楹蜕杈底，涉及的光学镜片类型如下：  

1.激光发射？楣庋Ь灯  

准直透镜（Collimating Lens）：将激光二极管（LD）或光纤输出的发散激光束调整为平行光，提高测距能力，要求高透光率（>95%）、低波前畸变、抗激光危险（如1064nm/1550nm波段镀膜）。  

扩束镜（Beam Expander）：增大激光束直径，削减远距离传输时的发散角，提升测程，要求消色差设计（合用于多波长LiDAR）、轻量化（常用熔融石英或光学塑料）。 

（光学透镜）

（无人机成像透镜）

2.激光接管？楣庋Ь灯  

接管物镜（Objective Lens）：用于网络指标反射的激光回波，聚焦到探测器（如APD或SPAD），要求大通光孔径（提升信噪比）、高透过率（近红表波段优化）、低畸变。  

窄带滤光片：抑造环境光（如太阳光）滋扰，仅允许LiDAR激光波长（如905nm/1550nm）通过，拥有高截止深度（OD4~OD6）、窄带宽（±5nm）、角度不变性（预防入射角影响透过率）。  

分光镜：合用于多波长LiDAR分离分歧波长的激光，用于多光谱探测或校准。  

（无人机扫描振镜和光学滤光片）

3.扫描镜组光学镜片  

1. 振镜或旋转棱镜：高速偏转激光束，实现大领域扫描（如MEMS微振镜用于轻量化无人机LiDAR），需满足高反射率（>98%）、低惯量（提升扫描频率）、抗振动。  

2. ；ご翱冢貉≡窀哂捕炔闹嗜缋侗κＡЫ性鐾付颇び糜谙骷醣肀矸瓷渌鹗，预防尘埃、雨水败坏内部光学元件。  

（光学棱镜）

二、光学镜片关键机能指标  

1. 透过率与镀膜：激光LiDAR常用波长905nm（低成本）和1550nm（人眼安全），光学镀膜要求需满足抗反射（AR）镀膜、高激光危险阈值（尤其高功率LiDAR）。

2. 热不变性：无人机作业环境温度变动大，镜片需低热膨胀系数（如熔融石英）。

3. 轻量化：选用光学塑料（如PMMA）或碳纤维镜筒可降低无人机载荷。

4. 环境适应性：防尘、防雾（疏水镀膜）、抗紫表线（持久户表使用）。

（无人机光学元件加工）

优化方向与挑战  

1. 多光谱LiDAR的镜片兼容性：需支持可见光+近红表等多波段探测（如植被分析）。

2. 幼型化与集成化：选取自由曲面光学设计，削减镜片数量，提升光路效能。

3. 抗滋扰能力提升：优化窄带滤光片，抑造布景光噪声（如阳光、其他LiDAR滋扰）。

4. 低成本规划：非球面塑料透镜代替部门玻璃透镜，降低量产成本。

无人机激光雷达的光学镜片设计直接影响系统的测距精度、不变性和环境适应性，未来发展趋向将迈向更高的加工技术，更高透过率镀膜技术（如超宽带AR镀膜）、更轻量化资料（如硅基光学）、更智能自适应光学（动态调整焦距以赔偿无人机振动）可能是下一代的发展指标，通过优化光学镜片，无人机LiDAR系统在测绘、自动驾驶、农业监测等领域将阐扬更大作用。