选型指南
峰值功率、脉宽与占空比：定义脉冲激光二极管的三个数字
峰值功率负责卖货，脉宽决定分辨率，占空比决定它能不能活下来。把这三者关系搞错，是脉冲激光设计失败最常见的原因。
更新于 2026-10-07 · 3 分钟阅读
三者关系
三个数字，一个恒等式：
其余一切都由此推出。脉冲能量决定量程，占空比决定发热，脉宽决定分辨率。
峰值功率是营销数字
同样 100 ns 下，180 W 与 90 W 差别很大；但 180 W @ 50 ns 与 90 W @ 100 ns 是同一套系统——都输出 9 µJ。单看峰值功率，无法判断量程。
这在商业上很重要，因为规格书总是把峰值功率放在最前面。比较器件时，先换算成能量。我们自己的产品库就是这么做的：每个脉冲激光二极管页面都在峰值功率旁边标注了 100 ns 下的脉冲能量。
脉宽：分辨率、盲区与驱动成本
距离分辨率由脉宽决定：
tp = 100 ns 时 ΔR = 15 m；10 ns 时 1.5 m；1 ns 时 15 cm。
同一个数字还决定所需的接收带宽（BW ≈ 0.4 / tp），进而决定噪声底；也决定盲区——接收机在自己的脉冲结束前无法接收回波，因此 100 ns 脉宽在不使用特殊技术时测不了约 15 m 以内的目标。
由此得出：
| 脉宽 | 分辨率 | 接收带宽 | 典型应用 |
|---|---|---|---|
| 1 – 5 ns | 15 – 75 cm | 80 – 400 MHz | 测绘、高精度计量 |
| 10 ns | 1.5 m | 40 MHz | 车载激光雷达、机器人导航 |
| 50 ns | 7.5 m | 8 MHz | 工业接近检测、手势识别 |
| 100 ns | 15 m | 4 MHz | 手持测距仪、无人机 |
注意这里的取舍：脉宽越窄，分辨率越好，但噪声底越差。1 ns 时积分噪声带宽比 100 ns 大 100 倍，约损失 10 dB 灵敏度。这正是测距方程以能量而非峰值功率作为品质因数的原因：1 ns / 100 W 与 100 ns / 1 W 量程相同，但驱动难度差 100 倍。
占空比：决定生死的数字
脉冲激光二极管的灾难性失效模式不是峰值功率，而是平均功率。发光区 110 × 30 µm 的 TO56 管壳只能耗散几百毫瓦热量。超出之后腔面镀膜退化、阈值电流上升，器件寿命从几万小时掉到几十小时。
以 PLD905-180W-M 为例：
很宽裕。规格书允许到 0.1%，在 3 kHz 下意味着脉宽可以拉伸到 300 ns——但那时你同时承受 54 mW 平均功率和更长的脉冲。多数设计会把工作点放在额定值以内较多位置，把剩余的占空比余量当作热裕量。
真正会出问题的地方：
忘记占空比随两个变量同时变化。 重复频率翻倍而脉宽不变，平均功率就翻倍。
忽略波长随温度的漂移。 温度系数 0.28 nm/K 时，温升 40 K 会让峰值波长移动 11 nm——足以滑出 10 nm 带通滤光片的边沿，悄无声息地损失一半信号。像 PLD905AL-70W-M 这样的低温漂型号把温度系数控制在 0.10 nm/K，正是为此。
误以为接收端滤光片足够宽。 通常不够。滤光片通带应对准二极管在高温下展宽后的光谱，而不是 25 ℃ 时的数值。
实用选型规则
从能量出发，而非功率。 先确定所需量程，通过测距方程换算，再按分辨率要求选择脉宽，最后才读出所需峰值功率。
在分辨率允许范围内选最长的脉宽。 更好驱动、所需接收带宽更低、噪声底更好，对驱动电路的压力也更小。
把平均功率控制在额定占空比的一半。 为高温工作以及随之而来的波长漂移留出热裕量。
留意发光单元数与发光区形状。 同样的 75 W 可以是三个 200 × 10 µm 发光单元，也可以是四个 90 × 18 µm。前者给出又宽又细的线状光斑，后者更接近紧凑圆斑。这个选择会与准直光学相互作用，见光束整形。