La mesure de distances selon le principe de « light detection and ranging (LiDAR) » est l'une des plus anciennes applications des lasers. L'une des applications les plus connues dans la vie quotidienne est le "radar speed gun", que la police utilise pour attraper les automobilistes en excès de vitesse. Pour les applications industrielles, cependant, des composants plus puissants sont nécessaires.
Les systèmes LiDAR fonctionnent selon le principe de la mesure optique du temps de vol (ToF) : une diode laser pulsée émet une courte impulsion lumineuse. La lumière émise se propage jusqu'à ce qu'elle soit réfléchie par un obstacle et retourne à la source. Là, l'impulsion est détectée par une photodiode à avalanche. La distance entre la source de lumière et l'obstacle réfléchissant peut être calculée à partir du temps écoulé entre l'émission de l'impulsion lumineuse et son retour.
Les premières applications LiDAR ont été utilisées par la NASA quelques années seulement après l'invention du laser. Cependant, la technologie n'a pas été adaptée à la production de masse avant la fin des années 1980, lorsque de petits émetteurs efficaces sont devenus disponibles avec le développement des premières diodes laser pulsées à semi-conducteurs (PLD).
Aujourd'hui, la mesure de distance par laser est utilisée dans un large éventail d'applications :
Un domaine d'application en constante augmentation est la conduite autonome. Si des robots de transport et de nettoyage équipés d'un système de navigation LiDAR sont déjà utilisés dans les usines et les espaces de vie, il faudra encore un certain temps avant que cette technologie ne s'impose dans la circulation routière. Dans ces applications, on utilise généralement des diodes laser pulsées (PLD) qui émettent dans le domaine du proche infrarouge (NIR) avec une longueur d'onde de 905 nm en général. Bien que cela signifie que le faisceau lui-même n'est pas visible, cela évite les dommages oculaires lorsque la largeur d'impulsion est faible. Selon l'application, la puissance optique varie de quelques dizaines de watts à plusieurs kW.
Des profils de surface tridimensionnels peuvent être créés à l'aide de faisceaux laser émis par des avions et des satellites. Dès 1971, la NASA a utilisé un laser à rubis pompé par lampe flash pour mesurer la surface lunaire dans le cadre de la mission Apollo 15.1 Récemment, avec l'aide du LiDAR, des archéologues ont réussi à découvrir les restes d'anciens bâtiments mayas sous la dense couverture de feuilles dans la forêt tropicale d'Amérique centrale.