在現代感知技術中，激光雷達（LiDAR）如同機器的“眼睛”，通過發射和接收激光束來精準感知三維世界。而這雙“眼睛”需要一層透明的“防護鏡”來保護——這就是激光雷達窗口片（LiDARWindowCover）。它并非一塊普通的玻璃，而是融合了材料科學、光學設計與精密工藝的高技術組件，其性能直接決定了激光雷達的感知精度、距離與整體可靠性。

（1550窗口片-激埃特原創圖）

一、核心功能：不止于“保護”

激光雷達窗口片是封裝在激光雷達傳感器外部的一層光學平面或球面罩。它的核心功能包括：

1.物理防護：有效隔絕灰塵、水汽、油污甚至飛石的撞擊，保護內部精密的激光發射器與接收器（如探測器、掃描鏡）免受損壞。

2.環境密封：作為外殼的一部分，與結構件共同構成氣密性密封系統，達到所需的防水防塵等級（如IP6K7/IP6K9K），確保雷達在雨、雪、沙塵等惡劣環境中長期穩定工作。

3.光學透射：其最核心的功能是允許特定波長的激光高效、低失真地穿過。任何對光束的阻擋、反射或畸變都會直接降低雷達的測距精度和點云質量。

（1550窗口片2-激埃特原創圖）

二、主流材質：玻璃的較量

材質的選擇直接決定了窗口片的性能天花板。目前業界主流均采用玻璃類材料，主要分為以下兩種：

1.石英玻璃(FusedSilica)

特性：這是目前車規級和工業級應用絕對的主流與首選。由高純度二氧化硅制成，具有極其優異的光學性能。

優點：

透光性極佳：在紫外到紅外的寬光譜范圍內都有很高的透過率，本體吸收率極低。

熱穩定性好：熱膨脹系數極低，能承受劇烈的溫度變化（-60℃至+200℃以上）而不產生形變或破裂，抗熱沖擊能力強。

硬度高：莫氏硬度約為7，耐磨性良好，能有效抵御風沙洗刷。

應用：廣泛應用于自動駕駛汽車、高端工業AGV、測繪激光雷達等對可靠性和光學性能要求極高的領域。

（藍寶石臺階窗口片）

2.藍寶石玻璃(SapphireGlass)

特性：并非天然寶石，而是人工合成的單晶α-氧化鋁，是超高性能的代表。

優點：

硬度極高：其莫氏硬度高達9，抗刮擦能力無與倫比，僅次于鉆石，幾乎不可能被日常沙石劃傷。

綜合性能優異：兼具良好的透光性、極高的耐溫性（熔點約2040℃）和出色的化學穩定性。

挑戰：成本非常高昂，加工難度極大（需用鉆石磨料進行切割和拋光），且密度較大（較重）。

應用：主要用于高端軍事、航空航天、超精密測量等不計成本、追求極致耐久性和可靠性的極端應用場景。

（1550雙面增透窗口片）

三、鍍膜：點石成金的核心技術

無論是何基材材料，其本身都無法滿足激光雷達極高的光學要求。鍍膜是提升其性能、實現應用的必備工藝。

增透膜(ARCoating)：最核心的涂層。通過真空鍍膜技術（如電子束蒸發、磁控濺射）在基材表面沉積一層或多層光學薄膜，利用光的干涉相消原理，將特定激光波段的表面反射率降至0.5%以下，從而使整體透過率從約92%提升至99.5%以上，極大減少了信號衰減。

疏水/疏油膜(Hydrophobic/OleophobicCoating)：使水珠、油漬難以附著，接觸角大，易于滾落，保持視窗清潔，顯著減少雨天和水漬對激光信號的干擾。

其他功能膜層：如加熱除霧膜（通過ITO等材料實現通電加熱，防止結露）、抗靜電膜（防止靜電吸附灰塵）等，以滿足特殊環境需求。

（真空鍍膜工廠圖）

四、關鍵性能參數指標

選擇或評估一款激光雷達窗口片，需重點關注以下通用技術指標：

1.透過率@特定波長：

定義：在激光雷達工作波長下，穿透窗口片的光能量與入射光能量的百分比。

要求：這是最重要的指標。鍍有增透膜后，在目標波長（如905nm或1550nm）下通常要求>96%（石英玻璃），越高越好。

2.波段：

波段：必須與激光雷達的激光波長嚴格匹配。主流為905nm和1550nm。

反射率：與透過率相對，在目標波長和入射角下需盡可能低（如<0.5%）。

3.面型精度：

定義：窗口片表面的平整度和兩面的平行程度。

要求：高精度窗口片要求面型誤差在λ/4以下（λ為激光波長），以確保激光光束最小程度的畸變和偏折，保證點云質量。

4.硬度與耐磨性：

測試：常用莫氏硬度來衡量。高硬度是保持長期光學性能的基礎。

5.環境耐受性：

防水防塵：通常要求至少IP6K7等級。

耐溫性與熱沖擊：需能在寬溫度范圍（如-40℃至+85℃）下工作，并通過嚴苛的冷熱循環測試。

耐候性：抵抗紫外線照射、鹽霧腐蝕等，防止性能衰退。

（車載激光雷達）

五、應用場景

幾乎所有暴露在環境中的激光雷達都需要它：

自動駕駛汽車：安裝在車頂、前保險杠或側方，直面風雨、泥沙和紫外線。

高級輔助駕駛(ADAS)：集成于車身，需與造型完美融合。

工業AGV/AMR：在倉儲、工廠中抵御粉塵和潛在碰撞。

測繪與遙感：機載、車載激光雷達系統，應對高空氣流、溫差變化。

激光雷達窗口片雖是一個簡單的物理組件，卻是保障激光雷達這顆“眼睛”清晰、可靠視物的關鍵。其背后是對材料、光學、鍍膜工藝和環境工程的深刻理解與融合。隨著智能駕駛時代的到來，這片“窗口”的技術演進，將繼續為機器的精準感知保駕護航。